Buhar Odası, Downdraft ve Blower Tarzı Grafik Kartı Soğutma - Açıklaması

Son birkaç yılda, hem oyun hem de profesyonel uygulamalarda grafik kartlarının performansında üstel bir artış gördük. Mimarilerdeki ve dahili bileşenlerdeki gelişmelerle, grafik kartları artık her zamankinden daha hızlı ve günümüz teknolojileriyle üstlenilebilecek en zorlu görevlerin bile üstesinden gelebiliyor. Tüm bu iyileştirmeler, modern grafik kartlarının yüksek yenileme hızlarında 8K ve 4K oyun gibi son derece zorlu görevlerin üstesinden gelmesini sağladı.

Bu iyileştirmeler, dezavantajlardan adil payları olmadan gelmedi. Ana olanlardan biri, son birkaç yılda gördüğümüz güç çekişindeki üstel artış. Oyun grafik kartlarının güç çekişi son on yılda yavaş ama istikrarlı bir şekilde arttı ve bu da günümüzün 300 Watt'ın üzerinde TDP derecesine sahip grafik kartlarına yol açtı (reklamı yapılan TBP derecelendirmelerinden oldukça farklı). Aslında, son on yılda grafik kartlarının ortalama güç tüketimi ilginç bir model gösteriyor. Verimsiz mimariler nedeniyle on yılın başında kartların güç çekişi yüksekti, ancak daha sonra çoğu grafik kartı işlerinde çok daha verimli hale geldi. Günümüzde, grafik kartlarının ortalama güç çekme sayılarında bir artış daha görüyoruz.

Evet, bugünün kartları beş yıl öncesine göre çok daha verimli, ancak yine de duvardan ortalama olarak eski kartlardan daha fazla güç talep ediyorlar. Çekirdeğe giden tüm bu güç kesinlikle kartın performansını artırıyor ama aynı zamanda GPU'nun çalışma sıcaklıklarını da artırıyor ki bu kesinlikle kontrol edilmesi gereken bir şey. Son birkaç yılda, bu sorunla mücadele etmek için grafik kartlarına giderek daha büyük ve daha büyük soğutucular koymak zorunda kaldık.

Soğutmada İyileştirmeler

Artan güç çekişleri ve buna bağlı olarak artan ısı çıkışı ile grafik kartı üreticileri bu sorunun üstesinden gelmek için durumu doğaçlama yapmak zorunda kaldılar. Tek bir küçük soğutucu ile pasif olarak soğutulabilecek küçük, zarif grafik kartları artık geride kaldı. Geçmişte, üst düzey grafik kartlarının bile küçük bir soğutucu üzerinde tek bir fanı vardı ve bu, o karttan gelen ısıyı etkili bir şekilde dağıtmak için yeterliydi. Günümüzde, tek fan konfigürasyonu kullanılarak soğutulacak orta sınıf veya makul derecede yüksek kaliteli bir grafik kartı düşünülemez bile.

Günümüzün grafik kartlarında, çoğu zaman 3 fan barındıran devasa fan örtülerine sahip 3 yuvalı devasa soğutucular bulunur. Çift fanlı modeller de piyasada oldukça yaygın olmasına rağmen, güç tüketen herhangi bir kart için sıcaklıkları kontrol altında tutmakta zorlanıyorlar. Modern grafik kartlarının çoğu üst düzey varyantlarında, ısıyı ısı üreten bileşenlerden uzaklaştıran ve ısı emici dizisi boyunca eşit olarak dağıtan yedi veya sekiz nikel kaplı bakır ısı borusu bulunur. Modern fanların davranışlarını GPU'nun sıcaklığına göre değiştiren birden fazla sensörle donatılmasıyla fan teknolojileri de uzun bir yol kat etti.

Bu nedenle, geçmişteki grafik kartlarının kullandığı soğutma çözümlerini bugün kullanılanlarla karşılaştırmak oldukça ilginçtir.

Çeşitli Soğutma Yöntemleri

Sonuç olarak, modern grafik kartları tarafından kullanılan 3 ana soğutma yöntemi vardır; bunlar üfleyici tarzı soğutma, açık hava aşağı çekişli soğutma ve buhar odası soğutmasıdır. Her birinin artıları ve eksileri aşağıdadır.

Blower Tarzı Soğutucu

Blower tipi soğutucu, günümüzün grafik kartlarında bulunan en temel ve en barebone soğutma tarzıdır. Bu aynı zamanda üretimi en ucuz soğutucudur ve bu nedenle, bir grafik kartını soğutmanın tüm farklı yöntemleri arasında en kötü termal performansı sunar. Blower tarzı soğutucular, Nvidia ve AMD tarafından uzun süredir referans tasarımlı grafik kartları için kullanılan soğutuculardı, ancak en yeni nesil grafik kartları için her iki üretici de daha verimli lehine üfleyici tarzı soğutuculardan vazgeçti. aşağı yönlü soğutucular. Blower tipi soğutucular muhtemelen kullanım ömürlerinin sonuna gelmiştir, ancak bazı örnekler önceden oluşturulmuş ve SI sistemlerinde kullanım için hala üretimdedir.

Üfleyici tasarımlı grafik kartları, plastik kaplamayı soğutucunun her yerine uzatır ve PCB ile kartın yanlarında ve ayrıca kartın üstünde ve altında kaplama arasında boşluk bırakmaz. Hava için tek yol, I/O braketinde stratejik olarak yerleştirilmiş havalandırma deliklerinin bulunduğu grafik kartının arkasına doğru PCB üzerinden düz bir şekilde zorlanmaktır. Tek, küçük bir üfleyici fan, çevredeki havayı emer ve kartın arkasından dışarı atılan kartın içinden yüksek hızlarda zorlar. Hava, kartın içinden geçerken entegre soğutucu ve PCB bileşenlerinin üzerinden geçerek temas ettiği bileşenleri soğutur.

Üfleyici tarzı soğutmanın ana avantajı, üretiminin oldukça ucuz olması ve bu nedenle AMD ve Nvidia'nın yıllar içinde piyasaya sürdüğü referans tasarımların çoğu dahil olmak üzere birçok giriş seviyesi grafik kartı varyantında bulunmasıdır. Blower tipi soğutucuların bir başka avantajı da, tüm ısılarını kasanın içine bırakmak yerine doğrudan kasanın dışına atmaları ve böylece CPU'nuz gibi diğer bileşenleri ısıtmalarıdır. Bu, özellikle küçük form faktörlü kasalarda ve yanlış yapılandırılmış hava akışı sistemlerine sahip PC'lerde faydalı olabilir.

Bununla birlikte, üfleyici soğutucuların dezavantajları çoktur. Üfleyici tipi soğutucular yüksek sesle ve sıcak çalışırlar ve çalışmalarında oldukça verimsizdirler. Ortalama olarak, bir grafik kartının üfleyici tarzı bir varyantı, aynı koşullar altında test edildikleri takdirde, karşılaştırılabilir aşağı yönlü varyantlardan çok daha yüksek sıcaklıklar üretecektir. Bu soğutma gücü eksikliğini telafi etmek için, üfleyici kartların fanlarını olağanüstü yüksek hızlarda çalıştırması gerekir. Bu, hevesli bilgisayar tutkunlarının “kalkışa hazırlanan bir jet motoru” olarak tanımladığı inanılmaz derecede yüksek bir gürültü profiliyle sonuçlanır. Söylemesi güvenli, gizli bir şekilde oynamak istiyorsanız, üfleyici tarzı bir kart almayacaksınız.

Açık Hava Downdraft Soğutucu

Downdraft veya "açık hava" soğutma tarzı, günümüzün grafik kartlarında kullanılan açık ara en yaygın ve en yaygın soğutma çözümüdür. Downdraft soğutucular genellikle üfleyici tarzı kartlardan daha iyi termal ve akustik performans sunar, ancak açık hava soğutucu kullanırken akılda tutulması gereken bazı şeyler vardır.

Downdraft veya açık hava soğutucuları, PC kasanızın içindeki havayı almak için fanlarını kullanır ve ardından bileşenlerden gelen ısıyı dağıtmak için doğrudan büyük metal soğutucuya doğru iter. Açık hava soğutucuları, yanlardan ve arkadan açık olan ve havanın karttan kasanın içine ve kasanın dışına serbestçe geçmesine izin veren nispeten açık fan örtüsü nedeniyle sözdedir. havalandırma delikleri. Downdraft soğutucuların ana konsepti, üfleyici tipi soğutucularla aynıdır: Hava, fanlar tarafından emilir ve ısı üreten bileşenlerle temas eden soğutucunun üzerine itilir. Açık hava veya aşağı çekişli soğutucuların bu görevi yerine getirme verimliliği, genellikle karşılaştırılabilir üfleyici tarzı uygulamalardan çok daha fazladır.

Açık hava tasarımının en büyük avantajı, üfleyici tarzı kartlara göre geliştirilmiş performansıdır. Bu soğutucular, soğutucularının üzerine büyük miktarda hava iter ve bu nedenle kartın dahili bileşenlerinden ısı dağılımını en üst düzeye çıkarır. Ayrıca, modern kartların bulunduğu 2,7 veya hatta 3 yuvalı yapılandırma nedeniyle, soğutucunun boyutu genellikle çok daha büyüktür. Orta sınıf grafik kartı türevlerinde genellikle iki fan bulunurken, birinci sınıf modellerde neredeyse her zaman yardımcı olacak üç fan bulunur. ısı dağılımını kolaylaştırır. Downdraft fanları da üfleyici tipi fanlardan çok daha sessiz ve daha güvenilirdir.

Bu tasarımla birlikte gelen birkaç dezavantaj da var. İlk olarak, belirli bir grafik kartı serisi söz konusu olduğunda, aşağı yönlü açık hava tarzı soğutucuların çoğu, temel üfleyici varyantlarından daha pahalıdır. Bu tasarımla ilgili bir diğer önemli sorun, GPU'dan gelen tüm sıcak havanın doğrudan kasanıza dökülmesidir ve bu da diğer bileşenlerde sıcaklık artışına neden olabilir. Bu nedenle, aşağı yönlü bir soğutucu kullanmak istiyorsanız, uygun şekilde yapılandırılmış fanlarla kasanın içinde mükemmel hava akışına sahip olmanız önerilir. Küçük form faktörlü bir kasada veya nispeten kompakt bir yapıda bu soğutuculardan kaçınmak en iyisidir. için bazı öneriler istiyorsanız 2021'deki en iyi yüksek hava akışlı kasalar, onları buradan alabilirsiniz.

Buhar Odası Soğutucu

Buhar Odası soğutucuları, göreceli karmaşıklıkları nedeniyle modern grafik kartlarında çok daha az yaygındır ancak yine de ilginç bir soğutma çözümüdür. Buhar odası, ısıyı geniş bir yüzey alanına yaymak için kullanılan ince, nispeten düz bir levhadır. Genellikle, yüzey alanını artırmak ve ısı dağılımını iyileştirmek için buhar odasının yüzeyine doğrudan bir kanat yığını uygulanır. Buhar odasının kendisi içi boş, vakumla kapatılmış bir bakır levhadır. Buhar odası, bu konfigürasyonda evaporatör olarak bilinen GPU gibi ısı kaynağı ile doğrudan temas halindedir.

Evaporatör ısıtıldığında fitildeki sıvı buharlaşarak gaza dönüşür. Sıcak gaz daha sonra odanın içini doldurmak için genişler ve daha soğuk yüzeye ulaşır. Soğutucu yüzeyle temas ettiğinde gaz tekrar yoğuşur, bu nedenle daha soğuk yüzeye yoğuşturucu denir. Yoğunlaştırılmış sıvı daha sonra döngüye devam etmek için fitil aracılığıyla buharlaştırıcıya geri döndürülür.

Bakır ve alüminyum gibi metaller ısıyı iletmede iyi olsa da, genellikle bunu yapmanın en verimli yöntemi değildir. Bir faz değişimi, bir maddenin bir biçiminden diğerine, örneğin sıvıdan gaza ve bunun tersi bir geçiştir ve bu tekniği kullanan soğutma türü, faz değişimli soğutma olarak bilinir. Buhar odaları, bir faz değişiminden geçerek büyük miktarda termal enerji aktarabilir.

Alternatif olarak, benzer bir görevi gerçekleştirmek için sadece katı bir bakır blok kullanmak mümkün olabilir, ancak bu tasarımın üretilmesi içi boş bir buhar odasından çok daha ağır ve daha pahalı olacaktır. Ayrıca çalışırken bir buhar odasından daha yavaş olacaktır. Isı transfer hızındaki bu azalma, daha fazla ısı tutacağı için GPU'nun performansını da etkileyecektir. Isı boruları, buhar odası soğutmasının diğer alternatifidir ve daha önce bahsedilen aşağı yönlü açık hava tipi soğutucularda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Hangisini seçmelisin?

Her üç soğutucunun da artıları ve eksileri olsa da, modern grafik kartı soğutma çözümleri söz konusu olduğunda kesinlikle bariz bir seçim var. Çoğu düzenli tüketici, termal performans açısından en iyi paranın karşılığını en iyi şekilde sunduğundan ve aynı zamanda nispeten uygun fiyatlı olduğundan, iyi bir downdraft açık hava tarzı soğutucu satın almaktan daha iyi olacaktır. Farklı AIB ortakları, tek bir GPU için birkaç farklı model piyasaya sürüyor ve Nvidia ve AMD bile artık en yeni nesil grafik kartları için çok daha verimli açık hava soğutucuları lehine üfleyici tarzı soğutuculardan vazgeçti.

Buhar odaları ilginç ve benzersiz bir uygulamadır, ancak modern grafik kartı soğutma çözümlerinde gerçek kullanımları günümüzde oldukça nadirdir. Üfleyici tarzı bir soğutucu ile birlikte oldukça uzun bir süre AMD'nin referans grafik kartlarında kullanıldılar, ancak ana akım soğutma çözümleri haline gelmek için hiçbir zaman gerçekten oradan çıkmadılar. Giderek daha fazla AIB ortağı, mükemmel soğutma ve akustik performansa sahip uygun fiyatlı açık hava grafik kartı çeşitlerini uygun fiyata piyasaya sürdükçe, üfleyici tarzı soğutucular da kullanım ömürlerinin sonuna yaklaşıyor.

Bununla birlikte, üfleyici tarzı soğutucuların hala yaygın olduğu bir alan var. Dell, HP ve Lenovo gibi büyük ölçekli sistem entegratörleri veya SI'lar, elde edilmesi nispeten ucuz bir birim olduğundan ve tüm ısıyı doğrudan kasanın dışına attığından, kasanın içi olduğu için grafik kartları için bu soğutma stilini kullanır. grafik kartının kullanımıyla kademeli olarak ısınmaz. Önceden oluşturulmuş alıcılar genellikle grafik kartlarının sıcaklıklarını ve akustiğini pek umursamazlar, bu nedenle bu uygulama önceden oluşturulmuş ekosistem için mükemmeldir. 2021'deki DIY PC üreticilerine gelince, birden fazla avantajları olduğu ve her geçen gün daha ucuz ve daha iyi hale geldikleri için açık hava soğutucularına bağlı kalmaları gerekiyor.