さまざまなテクノロジーがPCのクールな状態を維持するのにどのように役立つか
チップがより速く、より強力になるにつれて、それらの消費電力も増加します。残念ながら、このワット容量の増加は、それに対応して発生する熱の増加を伴います。また、チップが熱くなりすぎると、熱的に抑制されます。そうしないと、過熱して死んでしまうからです。
しかし、GPUおよびCPUメーカーはどのようにして熱を抑えることができますか？新しいシリコンを最大限に活用するために、彼らはどのような技術を使用していますか？今日は、コンピューターを最大限に活用できるように、PCメーカーが使用しているさまざまな冷却技術を見てみましょう。
コンピュータ愛好家は、生のパワーとパフォーマンスが必要な場合、常にデスクトップPCに目を向けます。これは、コンピュータのケースがスペースや携帯性の問題によって制限されていないためです。一部のデスクトップPCは小型でポータブルに設計されていますが、他のほとんどのデスクトップはスペースと空気の流れを最大化し、大規模で複雑な冷却システムをインストールできるようにします。
高性能チップが数百ワットの電力を消費するずっと前に、ほとんどすべてのコンピューターは、システムを冷却するためにファンとヒートシンクを使用していました。一見すると、ヒートシンクはプロセッサに直接接続されているように見えます。
ただし、通常、ヒートシンクとプロセッサの間にサーマルペーストの薄層があり、チップから熱を効率的に逃がすのに役立ちます。次に、ファンはヒートシンクのベーン間を空気が通過するように強制し、ヒートシンクを冷却します。これにより、プロセッサが冷却されます。
水冷システムは、特に高性能でオーバークロックされたチップの間で着実に人気を集めていますが、今日のほとんどのコンピュータシステムは依然としてファンとヒートシンクを使用しています。これは、手頃な価格で、セットアップとインストールが簡単で、ファンが故障した場合にコンピュータの機密性の高い電子機器を損傷するリスクがないためです。
名前が示すように、この冷却技術は、PCの温度を制御するために液体冷却剤を使用します。これは通常、CPUまたはGPUチップに接続されたウォーターブロック、ラジエーター、ウォーターポンプ、および冷却液を循環させるためのいくつかのパイプまたはホースで構成されます。このシステムは通常、PCから熱を奪うのにより効果的であり、コンピューターを限界まで押し上げることができます。
液冷式コンピューターをセットアップする方法は2つあります。1つはオールインワン（AIO）を使用する方法、もう1つはカスタムループを使用する方法です。前者は、必要なものがすべてパッケージに含まれているため、インストールが簡単で、漏れに強いです。ただし、通常はプロセッサを冷却することしかできません。
1つのラジエーターを使用してGPUとCPUを冷却する場合は、カスタムループを構築する必要があります。カスタマイズされたシステムにより、冷却システムの設計に余裕が生まれ、独自の設計を作成できます。ただし、価格が高く、少し壊れやすく、AIOクーラーよりもメンテナンスが必要になる傾向があります。
3番目のデスクトップ冷却オプションは、システムを冷却するために空気の自然な流れと対流を利用する大きなヒートシンクを使用します。これらのユニットはファンを使用しないため、巨大である必要があり、アクティブクーラーのサイズが2倍または3倍になることもあります。
これらの設計は、完全にサイレントなコンピューターを実行できるように作成されています。これらのシステムには、PCの電源を入れたときにファンが発するわずかなうなり音はありません。これにより、レコーディングアーティストのように、コンピューターで作業するときに完全な沈黙が必要な人に最適です。
ただし、アクティブな冷却機能がないため、これらの冷却ヒートシンクは通常、低から中程度のパフォーマンスのチップ専用です。また、これらのチップはファン駆動のソリューションよりも少し高温で動作することを期待する必要があります。
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広いスペースで作業できるときにコンピューターを冷却することは1つのことですが、すべてのコンポーネントが一緒に滑らかになっている金属とプラスチックの薄いスラブを冷却することは、まったく別の球技です。
通常のファンとヒートシンクのソリューションをポータブルコンピュータ、さらにはAIOまたはパッシブヒートシンクに叩きつけることはできません。そのため、ラップトップとモバイルデバイスはまったく異なる冷却テクノロジーを使用しています。
ラップトップを冷却するために開発された最初のソリューションの1つは、ヒートパイプです。ヒートシンクメーカーのCelsiaによると、これがヒートパイプの仕組みです。
ヒートパイプは、冷却剤を吸収するために内壁に芯のような構造の薄い層が適用されて構築されています。次に、水のような冷却液を充填し、真空シールします。このプロセスにより、クーラントがパイプ全体に均等に分散されます。
ヒートパイプの一端が加熱されると、内層に吸収された冷却剤が蒸発し、ヒートパイプのより冷たい端に移動します。次に、冷却剤の蒸気が凝縮し、芯の構造に再吸収されます。次に、液化したクーラントは、毛細管現象を介して芯を通って加熱セクションに戻ります。
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これらのヒートパイプは通常、導電性のベースプレートを介してチップに接続され、2つの間に熱を伝導するのに役立つ熱インターフェース材料があります。しかし、プロセッサがより熱く強力になるにつれて、このアプリケーションはすぐに不十分になりました。一部のメーカーは、チップに直接接触するヒートパイプを使用することでこれを解決しましたが、チップの表面全体を冷却するのはそれほど効率的ではありません。これは、パイプがプロセッサの表面全体に接触しないためです。
これは、ヒートパイプの限定的な接地面の問題に対する解決策です。ベイパーチャンバーは、本質的には、発熱部分の形状に合わせて平らにされ、輪郭が描かれたヒートパイプです。そのため、平らな四角形であろうと、さまざまな凹凸がある場合でも、ベイパーチャンバーは、効率的な熱伝達のためにその表面全体と接触したままになります。
セルシアによると、ベイパーチャンバーは冷却性能を20〜30％向上させます。つまり、ラップトップはパフォーマンスを低下させることなく、より薄い冷却ソリューションを使用できるようになり、メーカーは高性能の薄くて軽いラップトップを作成できるようになりました。
水冷式ノートパソコン？
私たちのほとんどはラップトップを水で冷やすのは不可能または非現実的だと思いますが、一部のメーカーはそうは思いませんでした。一部のメーカーは、水冷で使用できる高性能ラップトップを提供しています。これらには通常、コンピューターへの接続をいくつか必要とするセカンダリドックが含まれます。水冷式ラップトップはパフォーマンスが向上しますが、非常にニッチな製品です。これは、ラップトップを移動するたびにシステムのプラグを抜き差しする必要があるのは不便だからです。
システムを移動するときは、水が漏れてデバイスに損傷を与える可能性があるため、システムに水が残っていないことに特に注意する必要があります。さらに、水冷モジュールはかさばるため、このようなポータブルコンピュータには実用的ではありません。
チップのヒートスプレッダとヒートシンクのベイパーチャンバーまたは銅ベースは、硬質金属でできています。つまり、2つの間に微視的なエアギャップが発生し、冷却性能が大幅に低下します。
そのため、熱を伝導するために、2つの表面の間にサーマルパッド、サーマルペースト、または液体金属のいずれかを取り付ける必要があります。
これらのパッドは、熱を伝導するためのソリューションを適用するのに最も簡単です。これは、これらが固くてフワフワした材料であり、冷却する必要のあるチップの表面に置くだけだからです。ただし、まだしっかりしているため、クーラーとプロセッサーの間のすべてのエアギャップを埋める効果は低くなります。
これは一般的に、より多くのコンピューター愛好家に好まれるソリューションです。それは、手頃な価格を維持しながら、チップとクーラーの接触を維持するのに効果的だからです。さらに、サーマルペーストは通常非導電性であるため、誤ってマザーボードのコンポーネントに接触させた場合でも、問題が発生する可能性はほとんどありません。
名前が示すように、この材料は効果的に熱を伝導するために金属を使用しています。金属は導電性が高いため、チップを低温に保つのに優れています。ただし、その主な欠点は、高価であり、場合によっては最大50％高価になることです。さらに、金属は導電性であるため、誤ってその一部をチップやボードにこぼしてしまい、クリーンアップしないと、問題が発生する可能性があります。
この資料は、コンピューターの周りで何をしているのかを知っている専門家や専門家に最適です。
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パフォーマンスの向上、熱の向上、冷却の向上
コンピュータチップが強力になり、実行するためにより多くのエネルギーを必要とするようになると、それらの熱出力は増加します。そのため、ハードウェアを限界まで押し上げたい場合は、効率的な冷却ソリューションを用意することが重要です。
それでも、ハードウェアを強く押すつもりがない場合は、利用可能な最高の冷却システムは必要ありません。ほとんどのユーザーにとって、プロセッサとGPUに付属している標準のヒートシンクとファンの構成で十分です。
また、ラップトップをお持ちの場合は、これらのことを心配する必要はありません。これは、製造元が、パフォーマンス、携帯性、価格を考慮して、コンピューターに最適な冷却システムをインストールするためです。
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