Vysoká spotřeba a monstrózní chladiče: Vyřeší výrobci trable s chlazením? | Kapitola 2

Konstrukce komory má svoje limity, které se týkají vnitřní struktury. U klasických počítačových chladičů je komora jen malá a úzká, obvykle má na výšku méně než milimetr. Vnitřní struktura chrání před kolapsem komory při podtlaku, během provozu v ní narůstá tlak páry a dostává se na optimální tlak, ale tento tlak také znamená, že pokud poroste tepelný výkon na hotspotu, poroste i teplota páry a tedy i její tlak a komora se může dostat do druhého extrému, kdy se poškodí přetlakem.

To znamená, že každý podobný chladič má maximální kapacitu tepla, které dokáže efektivně odvádět. Aby chlazení fungovalo správně, musí se celé správně spočítat a navrhnout – a AMD se podle všeho něco nepovedlo, údajně nedali do některých komor dostatek chladicí kapaliny. Jako – něco tam dát museli, protože vzduch je překvapivě dobrý izolant – a pokud by GPU sedělo nad prázdnou výparníkovou komorou, výsledek by byl katastrofální. Než prázdná komora by byla lepší vrstva z čisté mědi, ale tam je problém s tím, že vedení tepla má svoji limitní rychlost, která je u homogenní mědi podstatně nižší než u výparníkové komory. Celé kouzlo výparníkové komory spočívá právě v tom, že fázová přeměna vody z kapalinu na páru odebírá podstatně víc energie, než dokáže odebrat prostý ohřev vody, který má navíc některé nepříjemné vlastnosti – například to, že pohyb kapaliny sám způsobuje tření, a tedy se do celého systému teplo přidává. Kvalitně uzavřená výparníková komora je navíc tepelný stroj, který funguje čistě na rozdílu teploty hotspotu a zbytku chladiče a když je dobře uzavřený, může bez problémů fungovat roky.

Největším problémem dneška je právě fakt, že potřebujeme co nejrychleji předat co nejvíce odpadního tepla chladiči a nějak ho odvést, přičemž spotřeba čipů roste, ztrátové teplo taky – a velikost čipů se zmenšuje, takže potřebujeme co nejrychleji nasát co nejvíce tepla a nějak do dostat o kus dál, aby se to odvětralo. Na tom fungují všechny systémy, od klasických vzduchových z monobloku hliníku, pokročilých vzduchových s heatpipe přes vodní chlazení s radiátorem až po výparníkové komory. 

Takže kudy dál? Na CES 2023 zaujal systém Frore AirJet, který nahrazuje klasické ventilátory systémem s vibrační membránou, která dovoluje extrémní toky vzduchu bez klasického rotačního ventilátoru. Je to kompaktní systém, který má tloušťku méně než 3 milimetry. Vibrace membrány zajišťuje pohyb vzduchu rychlostí až 200 km/h, který prochází nad základnou z mědi, která přejímá teplotu z horkých komponent. Tento systém je kompaktní, ale má zatím jen limitovanou schopnost přejímat teplo, které je omezené zhruba na 5 wattů ztrátového tepla na jednotku, přičemž ta potřebuje ke svému provozu jeden watt. Zatím jde tedy o systém pro chlazení nevýkonných komponent, je určen pro mobilní procesory s TDP maximálně 28 wattů.

Logika designu Frore AirJet ukazuje spíš na použití v ultraboocích, kde vynikne plochý a nízký rozměr membránového chlazení. Osobně mám obavu, že tam bude limit s maximálním množstvím odvedeného tepla, protože vysokorychlostní proudění vzduchu opět generuje tření, a tedy funguje jako zdroj tepla samotného. Je to zajímavý koncept, který může nahradit velmi úzké větráky, ale na opravdu výkonná CPU a GPU ale stačit nebude.