Hardware 1/2007: Chladíme procesor - díl první

Moderní procesory jsou nejlepší topná tělesa široko daleko. Nevěříte? Počítejte se mnou. Dvoujádrový procesor AMD Athlon FX-60 má TDP (tepelné ztráty při zátěži) až 125W při ploše pouhých 193mm čtverečných. Převedeno na výkon topného tělesa s plochou 1m čtverečný (malý radiátor) to dělá:

(1 000 000 / 193) * 125 W =  647 668 W = 0,65 MW

Athlon FX-60 je sice extrém, ale ani běžnější procesory na tom nejsou o mnoho lépe. Ostatně podívejte se do tabulky o řádek níže.

U Athlonů 64 jde o maximum u některých exemplářů. Typicky je TDP  na hranici 40W.

Z uvedených čísel je patrné, že je potřeba výpočetní jednotky řádně chladit. A i přesto, že jde z větší části o polovodičové součástky, vysoká teplota jim vůbec neprospívá.

Nejdostupnější, nejrozšířenější, nejlevnější, nejnenáročnější a nejhorší způsob chlazení se provádí přímo vzduchem. Tento způsob má mnoho zásadních negativ, avšak kvůli ceně a minimálním nárokům na údržbu má více jak 99% zastoupení.

Vzduch je, jak známo, velmi dobrý izolační materiál. Je tomu proto, že má velmi malou hustotu a mizernou měrnou tepelnou kapacitu. Abychom předali procesorem vyprodukované teplo vzduchu, musí mít pasivní část chlazení co největší plochu a zároveň je dobré průtok urychlit aktivním ventilátorem.

A hned tu máme dva základní požadavky na vzduchové chlazení. Maximální plocha a dobrý průtok vzduchu. Samotná plocha by však nestačila. I pasivní část chladiče má svá specifika. Než se předá teplo do vzduchu, musí jej nejprve pasiv rozvést.

Na chladičích proto uvidíte v zásadě dva materiály - hliník a měď. Měď má lepší vlastnosti, ale je patřičně dražší. Proto se často využívá jen jako styčná plocha s procesorem a o zbytek se stará hliník.

Velká část nových chladičů používá k rozvedení tepla velmi populární heat-pipe. Jde o úzké duté trubičky, převážně z mědi, naplněné porézní hmotou a kapalinou s nízkým bodem varu. Ta po zahřátí zplynuje a velmi efektivně odvede teplo. Po ochlazení opět zkondenzuje a putuje zpět k základně.

Heat-pipes jsou zpravidla u chladičů připevněny k měděné základně a následně na ně jsou napojena samotná žebra chladiče. Účinnost takového chlazení závisí nejen na počtu trubiček, ale také na kvalitě napojení.

Chladiče CPU mají momentálně tři mutace. Nejzákladnější a nejlevnější typy jsou lisovány či frézovány z jednoho kusu kovu, na kterém je přišroubován ventilátor foukající směrem k procesoru. Sofistikovanější řešení se skládá z měděné základny, heat-pipe, kovových listů a ventilátoru přichyceného na boku. Třetí řešení je hybrid mezi A a B. Pasivní monolitické tělo je protkáno heat-pipes. Každá varianta má svá pro a proti, která si rozebereme dále.

Nejstarší typ chlazení vzduchem je znám již od dob procesorů 486. Skládá se z pasivní části s žebrováním a aktivního ventilátoru. Rozměry pasivu i větráku postupem času rostly tak, jak se zvyšovalo teplo produkované procesory.

Výhodou tohoto řešení jsou minimální náklady na výrobu a dobré chlazení základní desky v okolí procesoru. Chlazením kondenzátorů na základní desce prodlužujete jejich životnost.

Nevýhodou je špatná cirkulace vzduchu ve skříni. S klasickým chladičem je tedy dobré do skříně pořídit přídavný ventilátor nebo zdroj se 120mm ventilátorem na spodní straně nad procesorem. (ideálně obojí)

Nejlepší chladiče tohoto typu vyrábí společnost Zalman, kterou zdatně kopíruje Primecooler. Kvalitní jsou také podobné produkty ThermalTake. Navíc jako jedny z mála nevykazují při dobrém chladícím výkonu zvýšenou hlučnost.

Odlišný systém používají heat-pipes chladící věže. U nich neproudí vzduch směrem na procesor a základní desku, nýbrž na zadní či horní stěnu skříně. Tím, že vzduchu nestojí nic v cestě lze jednak dosáhnout vyššího účinku, ale také nižší hlučnosti. Nejtišší chladiče se rekrutují právě z této řady.

U dostatečně velkých heat-pipe chladičů je dokonce možné slabší procesory uchladit zcela pasivně bez točícího se ventilátoru.

Nevýhodou tohoto typu chladičů je minimální až žádné chlazení součástek základní desky, především potom u desek s pasivním chlazením čipové sady. Můžete si tím značně ukrátit životnost počítače, případně zhoršit stabilitu systému.

Někteří výrobci však myslí už i na to. Nová řada chladičů CoolerMaster Hyper TX je vybavena plastovým krytem směřujícím část vzduchu dolů k desce.

Levné a dobré chladiče tohoto typu dělá již dlouho znovuzrozený švýcarský Arctic Cooling a nově i zmíněný MasterCooler. Pokud chcete chladiče opravdu špičkových parametrů, potom se podívejte na výrobky firem Noctua, ThermalTake nebo Scythe.

Ani ryba, ani rak. Několik málo výrobců nabízí i modely s heat-pipe, které však mají ventilátor umístěn shora. Největší "exot" je v tomto případě Thermalright, jehož pasivní bloky s heat-pipes jsou jedny z nejlepších základů vzduchového chlazení vůbec.

U vzduchového chlazení záleží ze všeho nejvíc na průtoku vzduchu celou skříní. Může se tak klidně stát, že chladič za 300 Kč bude podávat lepší výsledky než hi-end příšerka za patnáct stovek. Vždy je proto dobré vědět, odkud vane vítr.

Podobné je to s tepelným přechodem mezi procesorem a chladičem. Mezi ně se aplikuje teplovodivá pasta, vyplňující místa, kde se povrchy nestýkají. Pokud je pasta nekvalitní, znečištěná, nebo třeba zoxidovaná (starší stříbrné pasty), sebelepší chladič situaci nezachrání.

Tady se dostáváme k jednomu obrovskému problému. Kdo nemá s aplikací pasty zkušenosti, použije jí většinou přílišné množství, případně ji u nezapouzdřených procesorů (Athlon XP) namaže i na okolní součástky, které musí zůstat nedotčeny. Pasty vždy naneseme jen minimální množství tak, aby byl na procesoru jen lehký povlak. Pozor - pasta může být vodivá!

Pokud není počítač většinu času příliš zatěžován (kancelář), případně je kritická spolehlivost, je nejlepší volit variantu A. Ty jsou ostatně dodávány již v BOX baleních procesorů.

Pro počítače pod dlouhodobou zátěží (typicky herní PC), je pro změnu vhodné použití typu B v kombinaci s přídavným ventilátorem.

A co typ C? Ten je vyhraněn pro nadšené stavitele a overclockery. I když ti jistě pošilhávají i po kapalinovém chlazení. Ale o tom až v příštím, druhém díle.