Охлаждение

Системы жидкостного охлаждения для ПК — неплохая альтернатива воздушным кулерам. По сравнению с ними СЖО способны отвести больше тепла, поэтому идеально подходят для «горячих» процессоров и видеокарт. Однако устроены такие системы заметно сложнее, чем обычное воздушное охлаждение. Из чего они состоят, и как работают?

СЖО для компьютера

Системы жидкостного охлаждения действительно могут быть более эффективными, чем башенные кулеры. Всё потому, что чисто физически вода имеет лучшую теплопроводность, чем воздух. Поэтому СЖО, у которой теплоносителя гораздо больше и которому не нужно закипать для движения по контуру, могут показывать себя лучше…но не всегда. Когда они хороши:

• Когда нужно экстренно охладить резко нагревшийся процессор. Вода быстро заберет лишнее тепло и не позволит ему сгореть;

• Когда процессор непрерывно работает на высокой частоте (например, с разгоном) в тяжелых задачах вроде 3D-моделирования, монтажа видео или сведения музыки.

Жидкостные системы охлаждения принято делить на обслуживаемые и необслуживаемые. К первым относятся в основном самосборные или кастомные модели, скомпонованные из отдельных элементов. Их в любой момент можно открыть и почистить, долить теплоноситель либо расширить контур или добавить в конструкцию какие-то детали. Необслуживаемые СЖО - это, как правило, заводские системы, где всё собрано из коробки, а замена жидкости в контуре представляется не самой простой задачей. По этой причине они более надежны с точки зрения безопасности “здесь и сейчас”.

Такие СЖО сразу проектируются так, чтобы там было попросту нечему течь. Их контур герметичен, из-за чего риск протечки сводится к минимуму. Тем не менее, они тоже текут. Это случается нечасто, но причиной тому может быть не только заводской брак, но и внешние факторы, влияющие на СЖО в процессе эксплуатации. Поэтому для заводских систем большое значение имеет гарантия.

Большинство производителей дают гарантию только на саму систему. Если она протекает по независящим от вас причинам, ее скорее всего без проблем заменят на новую. Но, если СЖО зальет другие компоненты и они выйдут из строя, стоимость их ремонта вам никто не компенсирует. Безусловную гарантию предоставляет очень небольшое число производителей. Бывает даже так, что она действует только в отношении определенных моделей, поэтому уточняйте, что называется, по месту.

Одним из недостатков систем жидкостного охлаждения принято считать необходимость регулярной замены теплоносителя. Для этого приходится разбирать весь контур, сливать оттуда жидкость, а потом заливать свежую, стравливая попутно из системы воздух. Умельцы проводят такие манипуляции в домашних условиях, но для простых пользователей существуют специальные сервисные центры.

Если СЖО необслуживаемая, то замена жидкости в ней может быть сопряжена с определёнными трудностями. Например, вы рискуете потерять гарантию либо нарушить герметичность всего контура, и тогда протечки не избежать. Известна масса случаев, когда люди пользовались такими системами без обслуживания и горя не знали. Но со временем теплоноситель неизменно теряет свои свойства, а всем механизмам начинает требоваться смазка. В результате СЖО может завоздушиться, начать хуже охлаждать процессор, а осадок, выпадающий со временем, - забивать каналы. Но вернемся к устройству СЖО

Водоблок

Небольшой металлический блок. Устанавливается на охлаждаемую поверхность и используется для поглощения тепла с нее. Чаще всего такой поверхностью служит крышка центрального или графического процессора, реже — оперативная память, часть материнской платы или платы видеокарты.

Снизу водоблок имеет подошву, выполненную из меди или алюминия. Именно она служит для передачи тепла с поверхности крышки чипа или платы.

С обратной стороны подошвы внутри водоблока находится полость. Через нее проходит поглощающая тепло жидкость. Иногда эта сторона бывает ровной, но у основной массы водоблоков для увеличения площади контакта с жидкостью используется поверхность с микроканалами различных видов: ребрами, «змейками», «иголками», и т.д.

Ввод и вывод охлаждающей жидкости в водоблок осуществляется с помощью специальных отверстий, к которым подключаются трубки или шланги.

Помпа

Это миниатюрный насос, в основе которого лежит электрический мотор малой мощности. Благодаря помпе жидкость внутри контура СЖО приходит в движение.

Помпа равномерно «прокачивает» жидкость через водоблок, позволяя ей забирать тепло и переносить его к радиатору. У необслуживаемых СЖО помпа обычно объединена с водоблоком. А у обслуживаемых систем она нередко находится в одном корпусе со следующим компонентом — резервуаром.

Резервуар

Резервуар, или расширительный бак — элемент многих обслуживаемых систем жидкостного охлаждения. С его помощью в контур заливается жидкость, а также устраняется оставшийся в нем воздух. Вдобавок к этому резервуар компенсирует небольшое расширение жидкости, которое может возникнуть при ее сильном нагреве. Таким образом он уберегает от повышенного давления все компоненты СЖО. В первую очередь — чувствительные к нему шланги, трубки и места их соединений. В обслуживаемых СЖО с помощью резервуара можно визуально следить за количеством жидкости, при необходимости доливая ее. В необслуживаемых СЖО жидкость залита уже с завода, а шланги подобраны с учетом ее возможного теплового расширения. Поэтому отдельных резервуаров в них нет.

Радиатор

Радиатор осуществляет рассеивание тепла, которое передается ему вместе с движением жидкости от водоблока. Для этого он оснащается вентиляторами — одним или несколькими, в зависимости от размеров.

Если заглянуть внутрь радиатора, мы увидим теплотрубку, которая «змейкой» огибает его внутреннее пространство. Для повышения эффективности рассеивания на нее нанизано множество мелких металлических ребер. При движении жидкости по трубке тепло с ребер уносится вместе с потоком воздуха от вентиляторов.

Охлаждающая жидкость

За перенос тепла в контуре СЖО отвечает жидкий теплоноситель (что и следует из ее названия). Основной объем этой жидкости составляет обычная дистиллированная вода. Но часто в ней содержатся и различные добавки-присадки. Одни из присадок призваны защитить элементы системы охлаждения от коррозии. Другие — не допустить появления в контуре различных микроорганизмов и плесени. А для эффектного вида движущейся жидкости в прозрачных трубках или шлангах вдобавок к присадкам используются и красители.

Шланги и трубки

Шланги и трубки — два вида полых соединительных элементов, по которым в СЖО движется жидкость. Шланги делают из поливинилхлорида или резины. Из-за этого они гибкие и довольно мягкие. Поэтому могут использоваться как в необслуживаемой, так и в обслуживаемой системе охлаждения.

Трубки создаются из пластика или акрила, являются достаточно твердыми и имеют ограниченную гибкость. Именно за счет этих характеристик они могут придать СЖО более эффектный и аккуратный вид, чем шланги. Но из-за устойчивости к изгибам и деформации трубки встречаются лишь в обслуживаемых системах охлаждения — ведь только их пользователь может доработать «под себя».

Фитинги

Чтобы связать компоненты СЖО, шланги и трубки подключаются к ним с помощью резьбовых металлических креплений — фитингов. У готовых систем они обычно бывают прямыми или имеют угол в 90°. Для обслуживаемых СЖО в силу их широких возможностей по кастомизации различных форм фитингов существует намного больше.

Внутри фитинг устроен достаточно просто. Для шланга он обеспечивает герметичность соединения за счет его сдавливания и плотного прижима к своему металлическому корпусу. Разновидности для трубок схожи — с той разницей, что между трубкой и корпусом фитинга для герметичности дополнительно используются резиновые кольца.

Как работает СЖО

При включении компьютера на вентиляторы СЖО и е помпу подается питание. Помпа начинает прокачивать жидкость, приводя ее в движение во всем контуре.

При проходе через водоблок жидкость забирает с собой тепло от его подошвы. Затем жидкость попадает в радиатор, где при движении по теплотрубке передает собранное тепло ей и нанизанным металлическим ребрам. Вентиляторы продувают эту конструкцию, и тепло покидает радиатор вместе с движущимся воздухом.

Остывшая жидкость вновь возвращается в помпу, и после этого раз за разом повторяет свой путь. Если используется обслуживаемая СЖО с резервуаром, жидкость по пути от радиатора к помпе проходит и через него. Там сбрасывается лишнее давление и пузырьки воздуха, которые могли остаться в системе после заливки жидкости.

Что лучше: кулер или СЖО

Но обслужить систему - это полбеды. Иногда гораздо сложнее добиться от них результата, превосходящего кулеры. Если ваша цель - снизить температуру процессора с 80 градусов до 65, а заодно украсить внутрянку своего компьютера, никаких проблем. Берите заводскую СЖО с двумя-тремя секциями, устанавливайте её внутрь ПК и радуйтесь. Но, если вы ищете средство охлаждения для оверклокнутого Threadripper или Ryzen с поддержкой PBO (Precision Boost Overdrive), которые умеют разгоняться автоматически, перед вами стоит сложная задача по выбору правильной системы.

Температура процессора с СЖО в среднем на 12-14 градусов ниже, чем при использовании кулера. Но что это даёт?

Использовать односекционные СЖО с радиатором 120 мм смысла нет вообще никакого. Тут неважен даже производитель, конкретная модель и частота и толщина оребрения. 240-е версии при прочих равных лучше справятся с охлаждением, но какой-нибудь суперкулер вроде Noctua NH-D15 или его аналог в лице “серебряной стрелы” может оказаться даже лучше. Это хорошо видно на таблице ниже:

Вывод

При выборе системы жидкостного охлаждения (СЖО) для процессора каждый пользователь должен учитывать ряд факторов, которые могут значительно повлиять на эффективность охлаждения, надежность и соответствие его специфическим требованиям.

1. Потребности в охлаждении

Первый и, пожалуй, самый важный аспект — это понимание своих потребностей. Разные пользователи имеют разные подходы к использованию своих систем:

- Геймеры: Игра на высоких настройках графики может вызывать значительное тепловыделение. Для таких пользователей важна высокая производительность охлаждения.

- Оверклокеры: Те, кто занимается оверклокингом, стремятся максимально увеличить производительность своего процессора, что также приводит к повышению температуры. В этом случае необходима более мощная система охлаждения.

- Обычные пользователи: Для тех, кто использует ПК для офисной работы или серфинга в интернете, стандартное воздушное охлаждение может быть вполне достаточным.

2. Совместимость

При выборе СЖО необходимо учитывать совместимость с материнской платой и корпусом. Некоторые СЖО требуют специфического места для установки радиатора или могут быть несовместимыми с определенными сокетами процессоров. Важно заранее проверить спецификации и размеры.

3. Производительность и уровень шума

От разных моделей СЖО может существенно отличаться как производительность, так и уровень шума. Более мощные модели могут быть более шумными, что важно для пользователей, ценящих тишину в работе. Баланс между эффективностью охлаждения и уровнем шума — еще один важный аспект выбора.

4. Упрощение установки

Некоторые СЖО имеют усложнённые механизмы установки, что может пугать менее опытных пользователей. Другие системы могут иметь удобные крепления и простую инструкцию. Выбор СЖО с легкой установкой — важный фактор для пользователей, которые не хотят сталкиваться с трудностями при сборке.

5. Долговечность и уход

Жидкостные системы охлаждения могут потребовать периодического обслуживания, включая доливку жидкости или замену компонентов. Некоторые пользователи могут считать это дополнительным негативным аспектом, тогда как другие могут ценить долгосрочные преимущества, которые дает СЖО в плане охлаждения.

6. Цена

Рынок предлагает широкий спектр ценовых категорий для СЖО. От бюджетных моделей до высококлассных систем — выбор зависит от финансовых возможностей пользователя и его приоритетов в отношении охлаждения. Объективная оценка соотношения цены и качества — это важный шаг, позволяющий сделать правильный выбор.

Несмотря на многообразие моделей и технологий, выбор СЖО для процессора — это вопрос личных предпочтений и требований. Пользователь должен четко понимать свои нужды, оценивать совместимость с уже имеющимися компонентами, учитывать уровень шума и долговечность, а также готовность заниматься обслуживанием системы. Все эти факторы помогут сделать обоснованный выбор, который обеспечит надежное и эффективное охлаждение процессора в нужных условиях.

Реальное тепловыделение современных процессоров уже давно перестало соответствовать величинам TDP, указываемым их производителями. При этом в официальных характеристиках оно далеко не всегда указывается, что запутывает пользователя и может стать причиной выбора недостаточно эффективной системы охлаждения. Рассмотрим данные о тепловыделении актуальных процессоров Intel и AMD.

Для каждой модели в таблице будут указаны два значения мощности. Первое — это Thermal Design Power или Power Limit 1 (TDP/PL1). Для процессоров Intel с 12 поколения Core используется аналогичное значение Processor Base Power (PBP). Это число указывает, сколько тепла будет рассеивать процессор, работающий на своих базовых частотах. Именно его чаще всего используют в маркетинговых материалах обе компании — и Intel, и AMD.

Однако на деле TDP современных моделей — это некий сферический конь в вакууме. Дело в том, что современные процессоры практически никогда не работают на базовых частотах, так как используют вместо них ускоренные частоты турбо-режима. И при такой работе потребление у них совсем другое, отличающееся от базового в большую сторону.

Второе значение в таблице показывает тепловыделение на частотах турбо-режима — это Power Limit 2 (PL2). У процессоров Intel Core 12 поколения и более новых оно официально называется Maximum Turbo Power (MTP), а у AMD Ryzen иногда упоминается как Package Power Tracking (PTP). Именно на него нужно ориентироваться при выборе системы охлаждения для определенной модели ЦП, причем лучше брать ее с небольшим запасом. К примеру, если ваш процессор в пике выделяет 154 Вт — выбирайте из систем охлаждения, у которых рассеиваемая мощность хотя бы немного выше этого значения.

В отношении процессоров, поддерживающих разгон, стоит помнить: указанные цифры — это лимиты по умолчанию. Для достижения более эффективного разгона их можно увеличить в BIOS материнской платы, но тогда и система охлаждения понадобится соответствующая новому значению. К разгоняемым процессорам относятся все модели AMD Ryzen, а также процессоры Intel Core K-серии.

Intel Core 15 поколения (Arrow Lake)

Arrow Lake — кодовое название процессоров Core Ultra Series 2, разработанных Intel и выпущенных 24 октября 2024 года. Он является продолжением Meteor Lake , в котором Intel перешла от монолитного кремния к дезагрегированной конструкции MCM. Meteor Lake был ограничен мобильным выпуском, в то время как Arrow Lake включает как процессоры для настольных ПК с разъемами, так и мобильные процессоры.

Intel Core 14 поколения (Raptor Lake Refresh)

Raptor Lake — кодовое название Intel для 13-го и 14-го поколений процессоров Intel Core , основанных на гибридной архитектуре , использующих производительные ядра Raptor Cove и эффективные ядра Gracemont. Как и Alder Lake , Raptor Lake изготавливается с использованием процесса Intel 7 компании Intel. Raptor Lake имеет до 24 ядер (8 производительных ядер плюс 16 эффективных ядер) и 32 потока и совместим с сокетами систем Alder Lake ( LGA 1700 , BGA 1744, BGA 1964). Как и предыдущие поколения, процессоры Raptor Lake также нуждаются в сопутствующих чипсетах . Процессоры Raptor Lake страдают от проблем с постоянным повреждением из-за повышенного напряжения и уязвимой схемы, что приводит к нестабильности. Intel утверждает, что эти проблемы были исправлены в последних исправлениях микрокода, для чего требуется обновление BIOS материнской платы.

Intel Core 13 поколения (Raptor Lake)

Intel Core 12 поколения (Alder Lake)

Alder Lake — кодовое название Intel для 12-го поколения процессоров Intel Core , основанных на гибридной архитектуре , использующей производительные ядра Golden Cove и эффективные ядра Gracemont . Он изготавливается с использованием технологического процесса Intel 7 от Intel, ранее известного как Intel 10 нм Enhanced SuperFin (10ESF). 10ESF имеет прирост производительности на 10–15 % по сравнению с 10SF, используемым в мобильных процессорах Tiger Lake . Intel официально анонсировала процессоры Intel Core 12-го поколения 27 октября 2021 года, [мобильные процессоры и процессоры для настольных ПК, не относящиеся к серии K, 4 января 2022 года, серии Alder Lake-P и -U 23 февраля 2022 года, и серию Alder Lake-HX 10 мая 2022 года.

Intel Core 11 поколения (Rocket Lake)

Rocket Lake — кодовое название Intel для микропроцессоров Core 11-го поколения . Выпущенный 30 марта 2021 года, он основан на новой микроархитектуре Cypress Cove , варианте Sunny Cove (используемой в мобильных процессорах Intel Ice Lake ), портированном на 14-нм техпроцесс Intel . Ядра Rocket Lake содержат значительно больше транзисторов , чем ядра Comet Lake, полученные из Skylake .

Rocket Lake имеет тот же разъем LGA 1200 и совместимость с чипсетом серии 400, что и Comet Lake , за исключением чипсетов H410 и B460. Он также сопровождается новыми чипсетами серии 500. Rocket Lake имеет до восьми ядер, по сравнению с 10 ядрами для Comet Lake. Он оснащен графикой Intel Xe и поддержкой PCIe 4.0. Только один диск M.2 поддерживается в режиме PCIe 4.0, в то время как все остальные подключены через PCIe 3.0.

Intel официально запустила семейство настольных ПК Rocket Lake 16 марта 2021 года, продажи начнутся 30 марта. Core i3 11-го поколения, а также процессоры Pentium Gold и Celeron на базе Rocket Lake не были включены в более дорогие модели; вместо этого Intel выпустила обновленные модели для процессоров Comet Lake Core i3 и Pentium Gold. Эти процессоры имеют те же характеристики, что и их оригинальные детали, хотя и с частотой на 100 МГц выше, а последняя цифра их номеров моделей изменилась с нуля на пять. Intel также выпустила процессоры Tiger Lake как часть линейки 11-го поколения на рынке настольных ПК/ NUC и планшетов. Такие процессоры имеют новый суффикс B в названиях моделей.

Intel Core 10 поколения (Comet Lake)

Comet Lake — кодовое название процессоров Core 10-го поколения от Intel . Они производятся с использованием третьей ревизии 14-нм техпроцесса Skylake от Intel, пришедшей на смену семействам мобильных процессоров серии U Whiskey Lake и настольных процессоров Coffee Lake . Intel анонсировала маломощные мобильные процессоры Comet Lake-U 21 августа 2019 г., мобильные процессоры серии H 2 апреля 2020 г., настольные процессоры Comet Lake-S 30 апреля 2020 г., и процессоры серии Xeon W-1200 для рабочих станций 13 мая 2020 г. Процессоры Comet Lake и 10-нм процессоры Ice Lake вместе называются семейством Intel «10-го поколения Core». В марте 2021 года Intel официально выпустила процессоры Comet Lake-Refresh Core i3 и Pentium в тот же день, что и 11-е поколение Core Rocket Lake. Маломощные мобильные процессоры Comet Lake-U Core и Celeron 5205U были сняты с производства 7 июля 2021 года.

AMD Ryzen 9000 (Zen 5)

Zen 5 ( «Нирвана» ) — название микроархитектуры ЦП от AMD , которая будет представлена в их дорожной карте в мае 2022 года, запущена для мобильных устройств в июле 2024 года и для настольных компьютеров в августе 2024 года. Она является преемницей Zen 4 и в настоящее время производится по процессу N4P компании TSMC . Также планируется производить Zen 5 по процессу N3E .

Микроархитектура Zen 5 лежит в основе процессоров для настольных ПК серии Ryzen 9000 (кодовое название «Granite Ridge»), серверных процессоров Epyc 9005 (кодовое название «Turin») и тонких и легких мобильных процессоров Ryzen AI 300 (кодовое название «Strix Point»).

AMD Ryzen 8000 (Zen 4)

Zen 4 — это название микроархитектуры ЦП , разработанной AMD и выпущенной 27 сентября 2022 года. Она является преемницей Zen 3 и использует процесс N6 от TSMC для кристаллов ввода-вывода, процесс N5 для ПЗС и процесс N4 для APU. Zen 4 используется в высокопроизводительных настольных процессорах Ryzen 7000 (кодовое название «Raphael»), массовых настольных APU серии Ryzen 8000G (кодовое название «Phoenix»), а также процессорах HEDT и рабочих станций серии Ryzen Threadripper 7000 (кодовое название «Storm Peak»). Он также используется в экстремальных мобильных процессорах (кодовое название «Dragon Range»), тонких и легких мобильных процессорах (кодовые названия «Phoenix» и «Hawk Point»), а также в серверных процессорах EPYC 8004/9004 (кодовые названия «Siena», «Genoa» и «Bergamo»).

AMD Ryzen 7000 (Zen 4)

AMD Ryzen 5000 (Zen 3)

Zen 3 — название микроархитектуры ЦП от AMD , выпущенной 5 ноября 2020 года. Она является преемницей Zen 2 и использует 7-нм техпроцесс TSMC для чиплетов и 14-нм техпроцесс GlobalFoundries для кристалла ввода-вывода на серверных чипах и 12-нм техпроцесс для настольных чипов.

AMD Ryzen 4000 (Zen 2)

AMD Ryzen 4000 построены на 7-нанометровой архитектуре Zen 2, которая позволила увеличить общее количество ядер и потоков и обеспечила более высокую производительность IPC и высокие тактовые частоты.

AMD Ryzen 3000 (Zen 2)

Zen 2 — это микроархитектура процессора компьютера от AMD . Она является преемницей микроархитектур Zen и Zen+ от AMD и производится на 7 нм узле MOSFET от TSMC . Микроархитектура лежит в основе третьего поколения процессоров Ryzen , известных как Ryzen 3000 для основных настольных чипов (кодовое название «Matisse»)