پس از سالها توسعه در حوزه سخت افزار، اکنون پردازنده ها به طور میانگین از 4 هسته به 8 هسته، 10 هسته یا 16 هسته رسیده اند که این موضوع در کنار افزایش فرکانس کاری به 5.0 گیگاهرتز و بالاتر و البته توان حرارتی بیش از 200 وات در بار کاری بالا، نیاز به خنک سازی بهتر مهمترین قطعه کامپیوتر را بیش از پیش مهم جلوه می کند. از این رو قصد داریم در این مطلب به نحوه انتخاب منطقی یک خنک کننده پردازنده نگاهی داشته باشیم و ببینیم خنک کننده بادی یا خنک کننده مایع انتخاب مناسب ما است.
دو نوع خنک کننده پردازنده وجود دارد که یکی به عنوان خنک کننده بادی و دیگری به عنوان خنک کننده مایع شناخته می شود. خنک کننده دومی یا واترکولر به دلیل ظاهر متفاوت و عملکرد نسبتاً بهتر، در بین کاربران محبوب تر است. حقیقت این است که هیچ تفاوت عملکرد قابل توجهی بین این دو گزینه وجود ندارد اما این به انتخاب شما بستگی دارد که بر اساس ساختار، عملکرد و طراحی بیشتر به کدام سمت تمایل دارید. در اینجا چند نکته و تفاوت بین این دو خنک کننده را گرد آوری کرده ایم که امیدواریم به انتخاب بهتر خنک کننده کمک کند.
خنک کننده بادی پردازنده
خنک کننده های بادی دارای ساختاری ساده و حساب شده هستند. این نوع خنک کننده در بخش عملکرد با گرفتن حرارت پردازنده توسط بیس پلیت یا پایه فلزی متصل به پردازنده، گرما را با هیت پایپ ها یا لوله های انتقال حرارت به هیت سینک یا پره های اتلاف گراما می رساند و در نهایت فن با جریان بخشدن هوای خنک بین پره ها، حرارت منتقل شده را دفع می کند. بنابراین، یک خنک کننده هوا تنها با یک پایه جاذب گرما خوب که معمولاً از مس خالص ساخته شده و تعداد مناسب هیت پایپ ها، جذب حرارت بهینه و هدایت حرارتی بهتری را می تواند ارائه کند.
پایه خنک کننده بادی معمولاً با یک تکه مس خالص طراحی می شود، اما برخی از Heat Pipe Direct Touch (HPDT) استفاده می کردند که از سال 2007 تا 2012 بسیار محبوب بود. طبق بیانیه آن زمان، سطح تماس بین پایه و لوله حرارتی به دلیل محدودیت های فرآیند تولید کامل نبود، بنابراین ظرفیت اتلاف گرما در این نوع ساختار بالا نبود. در خنک کننده های بادی قدیمی، هیت پایپ یا لوله انتقال حرارت به طور مستقیم با IHS یا سطح پردازنده در تماس بود. شرکت های تولیدکننده خنک کننده از این ساختار به عنوان بهترین گزینه انتقال حرارت یاد می کردند.
با این حال، پس از مدتی، فعالان این حوزه متوجه معایب تماس مستقیم پردازنده با لوله انتقال حرارت شدند. لوله حرارتی خود مانند خلاء طراحی شده است و ضخامت آن محدود است تا بتواند انتقال سریعتر حرارت را موجب شود اما این ساختار برای تماس مستقیم با پردازنده مناسب نیست. در حال حاضر 2 مشکل اصلی در لوله حرارتی وجود دارد. ابتدا لوله حرارتی باید صاف شود تا به سی پی یو برسد. این عملیات استحکام آن را کاهش می دهد و ممکن است لوله حرارتی پس از مدت طولانی تغییر شکل دهد که منجر به تماس ضعیف بین پردازنده و هیت سینک می شود که در نهایت عملکرد اتلاف گرما را کاهش می دهد. دوم اینکه سطح پردازنده های مختلف متفاوت است و محل منبع حرارت دقیقاً یکسان نیست. برخی از پردازنده ها با سطح مقطع بزرگ را می توان به طور کامل توسط پایه پوشش داد، اما لوله حرارتی ممکن است منبع گرمای پردازنده های کوچکتر را لمس نکند.
در مقابل، چنین مشکلی در مورد پایه های ساخته شده از مس خالص وجود ندارد، به همین دلیل است که امروزه خنک کننده های بادی خوب با پایه مسی یا بیس پلیت، حرارت را از پردازنده گرفته و به لوله های انتقال حرارت می دهند تا ساختار و فرم کلی خنک کننده حتی پس از سالها، با مشکل روبرو نشود. با اینکه سطح تماس پایه مسی بهترین گزینه برای انتقال حرارت پردازنده است، اما موارد دیگر مانند نوع اتصال هیت پایپ به پایه مسی، نوع لحیم کاری، نوع ساختار هیت سینک یا سگک روی FIN و بسیاری دیگر از جزئیات ساختاری به بهتر خنک کردن پردازنده کمک می کند.
یکی دیگر از موارد مهم ساختاری در خنک کننده های بادی، هیت پایپ یا لوله انتقال حرارت است. تعداد و ضخامت لوله های حرارتی، مشخص کننده قدرت انتقال حرارت یک خنک کننده بادی است. به طور میانگین، 6 لوله حرارتی برای خنک کننده های بادی میان رده و 7 تا 8 لوله برای خنک کننده های سطح بالا در نظر گرفته می شود. هر چه لوله های حرارتی بیشتر باشد رسانایی حرارتی بهتری وجود دارد. هرچند نوع خمش و ساختار هیت پایپ ها برای انتقال حرارت بهتر، به عنوان یک گزینه مهم معمولا از دید بسیاری مخفی می ماند.
مرحله آخر در خنک سازی هوا، دفع گرما با استفاده از فن برای دمیدن گرمای انباشته شده در هیت سینک است. عملکرد فن به طراحی تیغه ها، سرعت چرخش و مکانیزم حرکتی آن مربوط می شود. برخی از فن ها در عین داشتن سرعت کم و نیروی باد ضعیف به دنبال سکوت هستند، در حالی که برخی دیگر بر جریان بالای هوا تمرکز می کنند. در این میان، تعداد پره های هیت سینک و تراکم آن، ابعاد پره های هیت سینک و نوع قرار گیری فن بروی آن، از دیگر موارد مهم در انتخاب یک خنک کننده بادی است.
برای اینکه خنک کننده های بادی موثر باشند، ناحیه دفع گرما یا هیت سینک باید بزرگ باشد. به همین دلیل است که بسیاری از خنک‌کننده‌های بادی متوسط به بالا، برج یا بلوک هیت سینک بزرگی دارند. بعضی از خنک کننده های رده بالا یک بلوک هیت سینک و یک تا دو فن دارند و بعضی دیگر دارای دو بلوک با قابلیت اتصال سه فن هستند.
با این حال به نظر می رسد خنک کننده های بادی به اوج توسعه خود رسیده اند. در واقع دو مشکل اساسی این نوع خنک کننده ها، ابعاد بزرگ آنها و فضای اشغال شده بسیار در مدل های رده بالا و وزن زیادی است که در دراز مدت ممکن است مشکلاتی را به وجود آورد.
از مزایا و معایب خنک کننده های بادی می توان به ترتیب به موارد زیر اشاره کرد:
- عملکرد عالی در مدل ها رده بالا.
- قیمت مناسب و در دسترس بودن.
- طول عمر بسیار عالی.
- بسیاری از کیس های کنونی فضای مناسب نصب خنک کننده بادی پرچمدار را ندارند.
- هیت سینک بزرگ خنک کننده بادی می تواند با برخی از ماژول های رم ناسازگار باشد.
- وزن زیاد بعضی از خنک کننده ها در دراز مدت مشکلاتی برای PCB بعضی از مادربرد به وجود می آورد.
خنک کننده مایع پردازنده
خنک کننده های مایع در دو نوع سیکل باز و سیکل بسته شناخته می شوند که به دلیل در دسترس بودن و نصب آسان سیکل بسته، به این مدل ها نگاهی داریم. اصل کار خنک کننده مایع تفاوتی با خنک کننده بادی ندارد. هر دو حرارت پردازنده را توسط پایه مسی گرفته و توسط هیت سینک و رادیاتور دفع می کنند. در واقع نوع انتقال حرارت در این دو خنک کننده، آنها را از هم متفاوت کرده است. در خنک کننده مایع، کولانت یا مایع مخصوص است که وظیفه انتقال حرارت را بر عهده دارد.
MEG CORELIQUID S360
شاید یکی از مهمترین مزیت خنک کننده مایع نسبت به خنک کننده بادی، حجم بیشتر رادیاتور آن نسبت به هیت سینک خنک کننده بادی است. همین موضوع باعث می شود پردازنده هایی با توان حرارتی بالاتر را به خوبی خنک کنند. البته مقایسه تنها برای خنک کننده های بادی میانه در نظر گرفته می شود اما اگر پرچمدار هر دو نسخه را با هم مقایسه کنیم باز هم تفاوت عملکرد در خنک کننده مایع پرچمدار پر رنگ تر است.
به طور میانگین، هدایت حرارتی خنک کننده مایع حدود 4 برابر خنک کننده بادی است و جریان خنک کننده مایع می تواند با سرعت بیشتری گرما را منتقل کند. مشکل ناحیه اتلاف حرارت خنک کننده بادی در بالا ذکر شد. با استفاده از کولرهای مایع در سایزهای 240، 280 و 360 میلی‌متری، فضایی که می‌توان برای تبادل گرما استفاده کرد، بزرگ‌تر از خنک کننده های بادی است و البته با محدودیت فضا هم روبرو نیستید. بنابراین اثر اتلاف گرما بسیار بهتر است. البته اگر خنک کننده مایع دارای رادیاتور 120 میلی متری باشد، عملکرد آن به خوبی عملکرد یک خنک کننده بادی متوسط نخواهد بود.
برای کاربران امروزی خنک کننده مایع می تواند گزینه بهتری باشد زیرا خنک کننده بادی با وجود ابعاد بزرگ، فضای محدودی به رم می دهد، نصب و جدا سازی سالید M.2 و کارت گرافیک را سخت تر می کند و در نهایت قدرت انتقال حرارت کمتری نسبت به خنک کننده مایع دارد. البته نمی توان از طول عمر بالای خنک کننده بادی گذشت. حال اگر به دنبال خنک کننده مایع هستید، قطعاً این سوال در ذهن شما شکل گرفته است که خنک کننده مایع سیکل بسته یا سیکل باز انتخاب کنم؟ در واقع این بستگی به نوع فعالیت شما و توان حرارتی پردازنده دارد. نمی توان پرچمدار خنک کننده مایع سیکل بسته را با پرچمدار خنک کننده مایع سیکل باز مقایسه کرد، زیرا خنک کننده های سفارشی یا سیکل باز می توانند در بهترین شرایط، عملکرد بسیار درخشان تری نسبت به سیکل بسته داشته باشند، هرچند ساختار خنک کننده های مایع سیکل باز با هم متفاوت است و عملکرد آنها با هم اختلاف آشکاری دارد. جدا از این موارد، در صورت خرابی یکی از قطعات، می توان جایگزینی برای آن در سیکل باز پیدا کرد اما با خراب شدن سیکل بسته چاره ای جز دور انداختن تمام آن ندارید.
خنک کننده مایع سیکل باز همانطور که از نامش پیداست دارای قطعات مجزا و مستقل است که کاربران باید خودشان آن را مونتاژ کنند. مهمترین اجزاء آن عبارتند از بلوک آب، مخزن، پمپ، رادیاتور، فن، اتصالات، لوله و مایع خنک کننده است. با اینکه شرکت های سازنده خنک کننده مایع سیکل باز، تمام قطعات را تولید می کنند اما ممکن است برخی از کاربران قطعات را از برندها و مدل های مختلف انتخاب کنند. در صورت انتخاب خنک کننده مایع سیکل باز، علاوه بر مخزن، پمپ، بلوک آب، فن و رادیاتور، همچنین نیاز به خرید شیر برقی، سر اتصال، کنتور سنجش آب، سر خروجی، شیر خروجی، شیر تخلیه و دماسنج دارید.
جدا از مشکلات اسمبل این خوع خنک کننده مایع، برای اولین استفاده و قبل از روشن شدن سیستم، باید چند بار مایع مورد نظر را پر و سیستم خنک کننده را در گردش بیاندازید تا با خالی شدن مخزن مجدد آن را پر کنید. شاید یکی از حساسیت ها و ترس ها در این نوع خنک کننده مایع، وجود نشت کولانت بروی قطعات است. در صورت مونتاژ ضعیف کاربر، ممکن است مادربرد، کارت گرافیک، سالید و دیگر قطعات در معرض خطر قرار بگیرند.
در خنک کننده مایع سیکل باز دو نوع لوله به کار گرفته می شود. لوله های نرم با ساختار PVC و PU و دیگر مواد ساختاری است که اسمبل راحت و قابل انعطاف بودن آن مورد توجه بعضی از کاربران است. اما لوله های سخت با ساختار PETG، اکریلیک و مواد دیگر، ظاهری زیباتر و ساختاری بهینه تر برای استفاده از قطعات جانبی خنک کننده دارد. هرچند مشکل لوله های سخت، انتخاب دقیق سر شیرها بر اساس اندازه دهانه و نوع ساختاری و البته روش خم کردن آنها به منظور بهترین عملکرد و دقیقترین مکان قرارگیری است.
خنک کننده مایع سیکل بسته
در حدود سال 2011، اولین نسل از خنک کننده های مایع سیکل بسته یا AIO در بازار ظاهر شد. طراحی یکپارچه این نوع خنک کننده، فرآیند نصب را ساده می کرد. پس از بیش از ده سال توسعه، خنک کننده مایع AIO امروزی بسیار بالغ شده اند به طوری که حتی کاربران عادی هم با کوچکترین مطالعه دفترچه راهنما می توانند آن را بروی سیستم نصب کنند. بزرگترین مزیت کولر مایع AIO این است که نصب آن آسان است و نیازی به مراحل پیچیده ندارد. به طور مثال خنک کننده مایع MEG CORELIQUID S360 با نمایشگر 2.4 اینچ IPS، فن خنک سازی VRM مادربرد، فن هایی با کمترین نویز و بیس پلیت مسی، یکی از قدرتمندترین خنک کننده های مایع خصوصاً برای پردازنده های رده بالا و داغ است که با این وجود باز هم اسمبل راحتی دارد.
تا کنون طراحی واتر پمپ خنک کننده مایع AIO به دو روش انجام شده است. روش رایج قرارگیری واتر پمپ در واتر بلاک است که باعث می شود واتر بلاک و هد بلاک ابعاد بزرگی داشته باشند اما قدرت خنک سازی بهتری را ارائه می کنند. روش دیگر قرارگیری واتر پمپ بروی رادیاتور است. خنک کننده مایع سری MAG CORELIQUID C / P و سری R شرکت MSI دارای این ساختار هستند. قرارگیری واتر پمپ بروی رادیاتور باعث کم شدن نویز و تکان های موتور می شود و البته احتمال نشت کولانت را هم کم می کند. در این نوع ساختار هد بلاک یا واتر بلاک خنک کننده باریک تر طراحی می شود.
از مزایا و معایب خنک کننده های مایع می توان به ترتیب به موارد زیر اشاره کرد:
- دفع حرارت بهتر
- ظاهری شیک با تنوع در زبان طراحی
- ابعاد مختلف برای نیازهای متنوع
- انتخاب راحت تر دیگر قطعات به دلیل وجود فضای کافی
- طول عمر کمتر به نسبت خنک کننده بادی
- ناسازگار بودن بسیاری از کیس ها با رادیاتورهای بزرگ
- قیمت بالا خصوصاً در مدل های سفارشی
- احتمال نشت کولانت و خرابی دیگر قطعات
- اسمبل سخت تر نسبت به خنک کننده بادی
چه خنک کننده ای بخریم؟
این موضوع بستگی به شما، نوع فعالیت و انتخاب قطعات دارد. اگر پردازنده ای دارید که از 40 تا 105 وات توان حرارتی دارد، می توانید از خنک کننده بادی در سطوح مختلف استفاده کنید. با بالا رفتن توان حرارتی، نیاز به خنک سازی بیشتر می شود و باید خنک کننده مایع با رادیاتور 240 به بالا را انتخاب کنید. برای پردازنده های رده بالای نسل 12 اینتل بهتر است خنک کننده مایع با رادیاتور 360 میلی متر انتخاب کنید ولی اگر بودجه کافی برای خرید خنک کننده مایع سیکل باز دارید، با انتخاب یک مادربرد مجهز به واتر بلاک، یا خرید تجهیزات مورد نیاز، بهترین انتخاب برای شما این نوع خنک کننده است.
جدا از این موارد ابعاد داخلی کیس، ابعاد ماژول رم و موقعیت مکانی نصب رادیاتور در کیس را بررسی کرده و بعد انتخاب مناسبی برای سیستم خود داشته باشد. در نظر بگیرید که انتخاب خنک کننده قدرتمند برای پردازنده ای با توان حرارتی کم، تنها صرف هزینه اضافه و بیهوده است.