Всех приветствую, сегодня у нас немного иная тема. Из всех разложенных вокруг современных компьютеров граблей наиболее часто наступают на те, что носят название «перегрев». Что это значит, сейчас объясню.
Зайду я с конца. То есть с обозначения ситуации, когда звенит первый звонок, что пора поменять термопасту. А он звучит ровно в тот момент, когда вы заметите, что вентиляторы на кулере видеокарты или на процессоре стали издавать больше шума. Теперь они и вращаются быстрее и производительность что-то стала хуже. Это первый симптом перегрева. Лучше не ждать последствий и заняться обслуживанием своей системы. Почистить вентиляционные отверстия, пропылесосить корпус и поменять-таки подсохшую термопасту. Почему эту пасту надо менять, почему она высыхает – сейчас объясню.
Физика нагрева проводника
Любой проводник, либо полупроводник при прохождении через него электрического тока начинает выделять тепло. Количество выделяющейся энергии описывает закон Джоуля–Ленца, который учитывает силу тока, сопротивление и время.
- Q = I² × R × t
Формула такая Q = I² × R × t. Здесь Q – количество выделившегося тепла, I – сила тока, R – сопротивление проводника, ну и t – это время, на которое проводник подвергается воздействию тока. Очевидно, что чем больше промежуток времени, за который ток проходит через проводник, тем сильнее нагревается последний. Даже сверхпроводник будет нагреваться, ведь нулевое сопротивление – это из разряда фантастики, как и нулевая сила трения. В общем, вывод из всего вышесказанного прост, все, что проводит электрический ток – греется. В том числе и полупроводниковые транзисторы, из которых состоят процессоры в наших любимых домашних компьютерах.
Ядра мощных интегральных схем пропускают через себя большое количество слабых по напряжению, но высоких по силе токов. Тепловыделение при таком процессе – бешеное. И греются транзисторы под напряжением охотно и много. И тут стоит вспомнить еще одно свойство проводников – от нагрева сопротивление материала падает, и он проводит еще больше тока за единицу времени, увеличивая нагрев. А перегретый транзистор теряет свои свойства. Собственно, именно из-за такого нагрева в 2005 году, получив от одной интегральной схемы на полупроводниках максимум частоты в 3 гигагерца, технологический процесс стал более тонким. Это в свою очередь позволило вмещать больше интегральных схем на единицу площади. И теперь мы видим многоядерные процессоры Intel и AMD.
Грабли по имени «перегрев»
Эта небольшая лекция по физике полупроводников нужна была, чтобы объяснить суть граблей, на которые наступают многие. Не обеспечивая достаточное охлаждение своим кремниевым друзьям (а полупроводники в процессорах – это кремний с примесями редкоземельных элементов) мы тем самым вызываем их деградацию и, в конечном итоге, критические изменения в структуре схем, после которых процессор не сможет работать.
Самые больше нагрузки в системе персонального компьютера, естественно, несут самые производительные микросхемы – центральный процессор и графический процессор видеокарты. И именно их охлаждением пренебрегать не следует.
В этом обзоре будет рассказано о некоторых мифах, бытующих в Интернете, несмотря на безграничные возможности по поиску объективной информации. Проведем ликбез – ликвидацию безграмотности.
Паста как термоинтерфейс
Для начала стоит рассказать о том, что система охлаждения не устанавливается на голый чип или кристалл. Процессор из коробки уже защищен медной крышкой, призванной защитить интегральные схемы от механических повреждений. Да, тот белый кожух с гордой надписью Intel или AMD, сделан из металла с наилучшей теплопроводимостью. Контакт транзисторов с медью обеспечивается одним из трех типов термоинтерфейсов: припоем, термоклеем или термопастой. И главная задача при установке системы охлаждения – обеспечить качественный контакт между радиатором кулера и защитной крышкой процессора. В идеале – без единой капельки воздуха между ними. Воздух, как известно, плохо проводит тепло. Обеспечивает такой контакт слой термопасты, которая способна за счет своей консистенции вытеснить воздух даже из микротрещин на металлической поверхности радиатора.
Миф №1
Миф номер раз гласит: «Чтобы обеспечить наилучшую теплопередачу, необходимо отшлифовать поверхность теплораспределительной крышки процессора и пятки радиатора до зеркального блеска». Это, к сожалению, полуправда, поэтому многие действительно начинают драить медяшку. Только джинна не вызвать, и все усилия пропадут втуне, так как гладкая поверхность не гарантирует ровности относительно плоскости. Соответственно, не плоские, но гладкие поверхности будут иметь неравномерную плотность прилегания, в отличии от шероховатых, но плоскопараллельных. И зачем делать бессмысленную работу?
Миф №2
Второй миф связан с количеством наносимой термопасты. И тут, в лучших традициях устного фольклора, есть два варианта заблуждения. Один призывает наносить пасту тонким-тонким слоем, другой с точностью до наоборот вопит: чем толще, тем лучше.
А я вам так скажу. Размером и толщиной меряются в других состязаниях. В нормальной системе охлаждения главное, что термоинтерфейс есть, и он гарантирует отсутствие участков с плохой теплопередачей. А вот чисто с гигиенической точки зрения лучше все-таки нанести тонкий слой, который не растечется из-под пятки кулера. Ведь лишняя грязь на сокете – это не очень приятно.
Миф №3
И, наконец, есть еще один популярный миф, который, как и первый, содержит в себе полуправду, и выглядит очень убедительно. На просторах Интернета я подцепил такое утверждение: термопасту вообще менять не надо.
Цитирую адепта этого мнения дословно: «Термопаста – это паста, а паста – это дисперсная система из порошка и жидкости. Жидкость в термопасте нужна для удобства использования, а именно, нанесения, а также для возможности приобретения рельефа соприкасающихся деталей… В теплопередаче жидкость, скорее, негативный персонаж, чем полезный. Естественно, в сравнении с твердыми теплопроводящими материалами.
Большой минус высохшей термопасты заключается лишь в потере способности принимать форму поверхности. Это пагубно сказывается на охлаждении, например, после случайного, даже незначительного шевеления радиатора в результате чего происходит незначительное смещение поверхности затвердевший пасты и металла. Смещение незначительное в геометрическом понимании, но образовавшегося воздушного зазора хватает для перегрева».
Сеанс магии с разоблачением
Разберемся по порядку. Утверждение о низкой теплопроводимости воды в сравнении с металлами – бесспорно, но этот постулат звучит как «масло масляное». А вот дальше, упирая на физику, автор почему-то забывает о химии. Высохшая термопаста почему-то хуже проводит тепло, действуя скорее, как изолятор, нежели как проводник. А почему? Убрав воду или иную жидкость из дисперсной системы, которой по сути является термопаста, мы уничтожаем дисперсную среду, оставляя только так называемую фазу, вещество в раздробленном состоянии. Частички фазы не смогут составить монолит, иначе была бы невозможна сама система.
Но что-то меня совсем понесло в заумь. Есть объяснение попроще, совсем по-детсадовски. Если развести «квачу» из песка и воды и оставить после прогулки на площадке, то завтра там останется только песок.
В общем, высохшая термопаста – это такой же немонолитный песок, который, как ты ни бейся, будет проводить тепло много хуже, чем рабочая, вязкая паста.
Под активным воздействием тепла высыхать будет любой дисперсный термоинтерфейс. Качественные пасты теряют свои свойства медленнее. Но рано или поздно звенит он, первый звоночек, что термопасту пора бы и поменять.
