Активные и пассивные теплоотводы

Для увеличения эффективности радиатора в него встраивают вентиляторы. Такие теплоотводы называются активными (рис). Разъем питания вентилятора похож на обычный разъем питания накопителя, но в последнее время выпускаются радиаторы с вентилятором, который подключается к системной плате. В активных теплоотводах используются вентилятор или какое-либо другое устройство охлаждения, для работы которого необходима электрическая энергия. Активные теплоотводы обычно подключаются к специальному разъему питания, расположенному на системной плате (а в системах более ранних версий — к разъему питания дисковода).При использовании теплооотводов с вентилятором не забывайте о том, что зачастую эти вентиляторы являются дешевыми устройствами весьма низкого качества. Например, в вентиляторах часто используется электрический двигатель с подшипниками, срок службы которых крайне непродолжителен. Я рекомендую приобретать только вентиляторы с электродвигателями на шарикоподшипниках, которые служат примерно в 10 раз дольше, чем подшипники скольжения (или подшипники втулочного типа). Конечно, подобные вентиляторы почти в два раза дороже, но их применение в конечном итоге приводит к ощутимой экономии. Покупка процессора "коробочного" типа, включающего в себя высококачественный активный теплоотвод заводского изготовления, установленный в одном корпусе с процессором, избавит от необходимости приобретения хорошего активного теплоотвода с вентилятором за 15-25 долларов.

Пассивные теплоотводы представляют собой реберные алюминиевые радиаторы, принимающие поток воздуха, поступающего из внешнего источника (рисунок). Условием хорошей работы пассивного теплоотвода является воздушный поток, огибающий ребра или пластины радиатора. Источником воздуха чаще всего служит вентилятор, встроенный в системный блок. Для повышения его эффективности обычно применяется специальная трубка, используемая для направления воздушного потока прямо через ребра радиатора. Интегрирование пассивного теплоотвода является довольно сложным занятием, поскольку необходимо обеспечить постоянный приток воздуха, поступающего из какого-либо внешнего источника. Следует заметить, что при соответствующем исполнении пассивный теплоотвод может оказаться довольно эффективным и рентабельным. Это является основной причиной, по которой во многих фирменных системах, к числу которых относятся компьютеры Dell и Gateway, часто используются пассивные теплоотводы с туннельным вентилятором. Системам, собираемым отдельными пользователями или специалистами небольших компаний, не имеющими возможности разработать нестандартную схему пассивного охлаждения, приходится полагаться на активные теплоотводы со встроенными вентиляторами. Активные теплоотводы обеспечивают надежное принудительное охлаждение процессора независимо от схемы движения воздушных потоков, используемой в данной системе. Так называемые коробочные версии процессоров Intel и AMD или процессоры, поступающие в розничную продажу, включают в себя высококачественные активные теплоотводы, предназначаемые для работы в максимально неблагоприятных условиях. Одна из основных причин, по которой я склоняюсь к приобретению процессоров коробочных версий, состоит в гарантированном получении надежного теплоотвода, предназначенного для охлаждения процессора при самых неблагоприятных внешних условиях, что является условием долгой "жизни" компьютера.

Установка теплоотвода

Для эффективной работы радиатора необходимо обеспечить надежный контакт с корпусом процессора. Даже небольшая воздушная прослойка между процессором и радиатором приведет к перегреву процессора и выходу его из строя. Для надежности соединения теплоотводных элементов иногда используются специальные крепежные материалы, например теплопроводный клей. В большинстве новых систем используется улучшенный формфактор системной платы, называемый ATX. В системах с системной платой и корпусом этого типа улучшено охлаждение процессора: он установлен близко от источника питания, а вентилятор источника питания в большинстве систем ATX установлен так, что обдувает процессор. И потому в таких системах можно использовать пассивный теплоотвод (т. е. обойтись без вентилятора процессора). В корпусе FC-PGA, используемом в современных процессорах, необработанный кристалл процессора устанавливается в перевернутом виде на верхней части микросхемы, благодаря чему этот корпус и получил свое название (flip-chip — перевернутый кристалл). Сборка процессора методом перевернутого кристалла дает возможность устанавливать теплоотвод непосредственно на кристалл, что позволяет максимально отводить тепло от работающего процессора.

Термопаста

Как известно, воздух является плохим проводником тепла. Поэтому любой зазор между процессором и кулером приводит к ухудшению теплоотвода и как следствие - перегреву процессора. Добиться от алюминиевого или медного радиатора абсолютной гладкости непросто - потребуется долгая и упорная шлифовка. Есть другой путь: заполнить любые микроскопические неровности вязким теплопроводящим веществом, называемым термопастой. Лучшие ее образцы содержат оксид серебра и других металлов и при этом не стоят слишком дорого.

Например, Titan TTG-S101 можно приобрести примерно за $1 "с копейками", и такого тюбика хватит не на один кулер. Термопаста Сooler Master HTK-001 стоит дороже -- $2,5, но она поставляется со всем необходимым для равномерного нанесения вещества на поверхность радиатора. То же относится и к более эффективной пасте Cooler Master PTK-001 стоимостью $5,5.Итак, о термопасте не забыли, остается уточнить нюансы установки радиатора. Превышение или неравномерное распределение усилия, прилагаемого при установке радиатора, является одной из основных проблем. В соответствии со спецификациями Intel средняя допустимая нагрузка, возникающая при установке радиатора на кристалл процессора, не должна превышать 20 фунтов (около 8 кг). В то же время пружинные зажимы, используемые в системах AMD для фиксации теплоотвода, имеют более высокое усилие прижима, равное 30 фунтам (примерно 12 кг). Очень часто это приводит к повреждению процессора непосредственно при установке теплоотвода. Причиной более высокой статической нагрузки на микросхемы AMD является стремление обеспечить более высокую теплопередачу, поскольку процессоры AMD нагреваются во время работы до более высокой температуры, чем микросхемы Intel. Кристалл процессора выступает над поверхностью микросхемы, поэтому установленный радиатор контактирует непосредственно только с кристаллом; при этом его края выходят далеко за границы кристалла. Слишком высокая или неравномерно распределенная нагрузка при установке радиатора может привести к физическому повреждению кристалла. В результате процессор выходит из строя, причем изготовитель микросхемы не несет никаких гарантийных обязательств, так как причиной повреждения является не заводской брак, а неправильная эксплуатация процессора. Проблема физического повреждения кристалла актуальна для процессоров компаний AMD и Intel, но более всего она касается микросхем AMD, что связано с необходимостью применять большое усилие для фиксации теплоотвода. Многие поставщики предоставляют гарантию только в том случае, если процессор продается вместе с системной платой и предварительно установленным теплоотводом. В компаниях AMD и Intel были разработаны определенные методы решения подобных проблем. Например, в процессорах AMD по углам микросхемы начали устанавливаться специальные резиновые прокладки, предназначенные для поддержки корпуса радиатора и компенсации неравномерно распределяемых усилий фиксации, приводящих к повреждению кристалла. К сожалению, использование демпфирующих прокладок не позволяет полностью избежать раскалывания кристалла при установке теплоотвода в наклонном или перекошенном положении. В компании Intel пришли к другому решению, и в более современных процессорах над кристаллом устанавливается металлическая крышка, называемая интегрированным теплораспределителем (Integrated Heat Spreader — IHS).

Эта крышка защищает кристалл от чрезмерного давления и увеличивает поверхность термического контакта между процессором и теплоотводом. Допустимое усилие прижима для многих микросхем Intel, снабженных модулем IHS, достигает 100 фунтов (около 40 кг), что практически избавляет пользователей от опасности повреждения кристалла при установке теплоотвода. Интегрированный распределитель тепла включен во все процессоры Pentium 4 и Pentium III/Celeron Tualatin, созданные по 0,13-миикронной технологии.При использовании процессоров AMD или Intel, не содержащих металлической пластины интегрированного распределителя тепла, особое внимание обращайте на ровное расположение контактных поверхностей кристалла и радиатора во время закрепления или снятия фиксатора теплоотвода.