Конструкция радиатора для высокопроизводительных графических процессоров

В настоящее время, при существенном увеличении производительности графических карт, проблема энергопотребления и тепловыделения становится все более актуальной. Среди узлов ПК видеокарта стала аппаратным средством с наибольшим тепловыделением, и радиатор видеокарты становится все больше и больше. В настоящее время более 90% радиаторов используют тепловые трубки и ребристо-сварные конструкции.

Конструкция тепловой трубки:

Помимо необходимого изгиба тепловой трубы, большинство тепловых труб должны быть спроектированы как можно более прямыми, а степень их изгиба относительно невелика. Прямая конструкция тепловой трубы гораздо лучше с точки зрения эффективности теплоотдачи. Слишком большое количество изгибов увеличивает тепловое сопротивление и снижает эффективность теплоотдачи. Кроме того, в соответствии с требованиями к производительности радиаторного модуля важно правильно выбрать диаметр, длину, толщину сплющивания и внутреннюю структуру тепловой трубки.

Медный материал позволяет быстрее поглощать тепло:

Удельная теплоемкость меди выше, чем у алюминия, нержавеющей стали и других материалов. Поэтому теплопоглощающая способность меди выше, чем у других широко используемых металлических материалов. Правильное добавление медного материала в конструкцию радиатора видеокарты будет способствовать повышению общей производительности. Основание из чистой меди находится в тесном контакте с ядром видеокарты и поглощает выделяемое им тепло. Тепло передается на алюминиевую пластину основания, ребра и тепловые трубки, а отвод тепла ускоряется за счет принудительного конвективного воздушного охлаждения.

Формирование финов (ребер) и процесс пайки:

Помимо качества и расположения тепловых трубок, еще одним важным фактором хорошей тепловой производительности является коэффициент полезного использования ребер. Радиатору необходимо отводить тепло от ядра GPU. А вот как эффективно направить тепло от конденсирующего конца тепловой трубки к ребрам - это очень важный момент. Если теплопроводность не обеспечивается, тогда тепловая трубка становится бесполезной.

Обычно для непосредственной сварки тепловой трубы и ребер используется технология пайки оплавлением, что обеспечивает более плотное прилегание тепловой трубы и ребер и повышает эффективность теплопроводности. Требования к технологическому дизайну " zipper fin" очень высоки. Если производственный процесс не на должном уровне, корпус имеет неравномерную плотность оребрения или отдельные ребра не плотно прилегают к тепловой трубе, то общая эффективность теплоотдачи радиаторного модуля будет значительно снижена.

Вследствие постоянного повышения рабочей частоты ядра графического процессора и рабочей частоты графической памяти быстро растет и тепловая мощность GPU. Количество транзисторов в GPU достигло или даже превысило количество транзисторов в центральном процессоре. Столь высокая степень интеграции неизбежно приведет к увеличению тепловыделения. Поэтому для решения этой задачи грамотно спроектированный  радиатор является необходимым элементом.