เมื่อชิปกลายเป็นเร็วและทรงพลังมากขึ้น การใช้พลังงานก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย น่าเสียดายที่การเพิ่มขึ้นของความจุวัตต์ มาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของความร้อนที่เกิดขึ้น และเมื่อชิปร้อนเกินไป จะเกิด Thermal Throttling (การลดประสิทธิภาพเพื่อลดความร้อน) เพราะหากไม่ทำเช่นนั้น มันจะร้อนจนเสียหาย
แต่ผู้ผลิต GPU และ CPU สามารถควบคุมความร้อนได้อย่างไร? พวกเขาใช้เทคโนโลยีอะไรในการนำซิลิคอนใหม่ๆ ไปใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด? วันนี้ มาดูเทคนิคการทำความเย็นที่ผู้ผลิต PC ใช้ เพื่อให้เราสามารถขับเคลื่อนคอมพิวเตอร์ไปสู่ศักยภาพสูงสุด
เพิ่มประสิทธิภาพ Desktop ให้สูงสุด
ผู้ชื่นชอบคอมพิวเตอร์มองหา Desktop PC เมื่อต้องการพลังดิบและประสิทธิภาพสูง นั่นเพราะเคสคอมพิวเตอร์ไม่ถูกจำกัดโดยพื้นที่และความพกพา แม้บาง Desktop PC จะออกแบบมาให้เล็กและพกพาได้ แต่เดสก์ท็อปส่วนใหญ่เพิ่มพื้นที่และการไหลของอากาศสูงสุด ทำให้คุณติดตั้งระบบทำความเย็นขนาดใหญ่และซับซ้อนได้
พัดลมและฮีทซิงค์ (Heatsinks)
นานก่อนที่ชิปประสิทธิภาพสูงจะใช้พลังงานหลายร้อยวัตต์ เกือบทุกคอมพิวเตอร์ใช้พัดลมและฮีทซิงค์ในการทำความเย็น ตามมุมมองครั้งแรก ฮีทซิงค์ดูเหมือนติดตั้งตรงกับโปรเซสเซอร์
อย่างไรก็ตาม ปกติจะมีชั้นบางของ Thermal Paste (ยาสีฟันนำความร้อน) ระหว่างฮีทซิงค์และโปรเซสเซอร์ ช่วยนำความร้อนออกจากชิปได้อย่างมีประสิทธิภาพ พัดลมจะดันอากาศผ่านร่องของฮีทซิงค์ ทำให้มันเย็นลง ซึ่งลดความร้อนของโปรเซสเซอร์ตามไปด้วย
แม้ระบบน้ำเย็น (Water-cooled) จะได้รับความนิยมมากขึ้น โดยเฉพาะในชิปประสิทธิภาพสูงและ Overclocked แต่องค์ส่วนใหญ่ของระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันยังใช้พัดลมและฮีทซิงค์ เพราะราคาถูก ติดตั้งง่าย และไม่มีความเสี่ยงทำลายอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนของคอมพิวเตอร์ หากพัดลมเสีย
ระบบน้ำเย็น (Liquid Cooling)
ตามชื่อ ระบบทำความเย็นนี้ใช้น้ำเย็นเหลว (Coolant) ควบคุมอุณหภูมิ PC โดยปกติประกอบด้วย Water block ที่ติดกับชิป CPU หรือ GPU รेडิเอเตอร์ (Radiator) ปั๊มน้ำ และท่อหรือสายยางสำหรับวนเวียนน้ำเย็น ระบบนี้โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่าในการนำความร้อนออกจาก PC ทำให้คุณสามารถผลักดันคอมพิวเตอร์ไปถึงขีดจำกัดได้
มี 2 วิธีตั้งค่าคอมพิวเตอร์น้ำเย็น คือ การใช้ All-in-One (AIO) และ Custom Loop AIO มีทุกอย่างในกล่อง ทำให้ติดตั้งง่าย และทนทานต่อการรั่ว แต่ปกติเย็นได้แค่โปรเซสเซอร์
หากต้องการเย็น GPU และ CPU ด้วย Radiator ตัวเดียว คุณต้องสร้าง Custom Loop ระบบที่ปรับแต่งให้เอง ให้ความอิสระในการออกแบบระบบทำความเย็น สร้างดีไซน์ที่เป็นเอกลักษณ์ แต่ราคาแพงกว่า หน่อยเปราะบางกว่า และต้องบำรุงรักษามากกว่า AIO
โซลูชัน Passive ขนาดใหญ่ (Massive Passive Solutions)
ตัวเลือกการทำความเย็น Desktop ที่สาม ใช้ฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ ที่ใช้การไหลและการระบายความร้อนตามธรรมชาติของอากาศในการทำความเย็นระบบ เนื่องจากหน่วยเหล่านี้ไม่ใช้พัดลม จึงต้องใหญ่โตมาก อาจใหญ่กว่าตัวทำความเย็นแบบ Active (มีพัดลม) สองหรือสามเท่า
ดีไซน์เหล่านี้สร้างขึ้นเพื่อให้คุณรันคอมพิวเตอร์ที่เงียบสนิท ไม่มีเสียงกรีดรอนเล็กน้อยของพัดลมเมื่อเปิดเครื่อง ทำให้เหมาะสำหรับคนที่ต้องการความเงียบชาสมบูรณ์ขณะทำงาน เช่น ศิลปินบันทึกเสียง
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีการทำความเย็นแบบ Active ฮีทซิงค์เหล่านี้โดยทั่วไปเหมาะสำหรับชิปประสิทธิภาพต่ำถึงปานกลางเท่านั้น คุณต้องยอมรับว่าชิปเหล่านี้จะร้อนกว่าวิธีที่ใช้พัดลม
เกี่ยวข้อง: TDP คืออะไร และเกี่ยวข้องกับการทำความเย็นอย่างไร?
แล็ปท็อปทำความเย็นอย่างไร?
การทำความเย็นคอมพิวเตอร์เมื่อมีพื้นที่มากเป็นเรื่องหนึ่ง แตการทำความเย็นแผ่นโลหะและพลาสติกบางๆ ที่ทุกคอมโพเนนต์บีบอยู่ด้วยกัน เป็นเกมที่ต่างกัน לגמרי
คุณไม่สามารถติดพัดลมและฮีทซิงค์ธรรมดาให้กับคอมพิวเตอร์พกพาได้ เห็นถึง AIO หรือฮีทซิงค์ Passive ก็ยิ่งไม่ได้ นั่นคือเหตุผลที่แล็ปท็อปและอุปกรณ์เคลื่อนที่ใช้เทคโนโลยีทำความเย็นที่ต่างกันไป
ฮีทพายป์ (Heat Pipes)
หนึ่งในโซลูชันแรกที่พัฒนาสำหรับการทำความเย็นแล็ปท็อปคือ Heat Pipes นี่คือวิธีการทำงานของ Heat Pipes ตาม Celsia ผู้ผลิตฮีทซิงค์
ฮีทพายป์สร้างด้วยชั้นบางของโครงสร้างคล้ายตะเกียง (Wick) ด้านในผนัง เพื่อดูดซับน้ำเย็น จากนั้นเติมของเหลวนำความเย็น เช่น น้ำ และปิดสูบสูญญากาศ กระบวนการนี้ทำให้น้ำเย็นกระจายตัวทั่วท่อนอย่างสม่ำเสมอ
เมื่อปลายหนึ่งของฮีทพายป์ร้อนขึ้น น้ำเย็นที่ดูดซับในชั้นในจะระเหยและเคลื่อนที่ไปปลายที่เย็นกว่า ไอน้ำเย็นจะควบแน่นและถูกดูดซับกลับในโครงสร้าง Wick น้ำเย็นที่กลายเป็นของเหลวนั้นเคลื่อนที่ผ่าน Wick กลับไปยังส่วนที่ร้อนผ่าน capillary action (น้ำย้อนกลับขึ้น)
เกี่ยวข้อง: วิธี DIY ทำให้แล็ปท็อปเย็นลง
ฮีทพายป์เหล่านี้มักเชื่อมต่อกับชิปผ่านแผ่นฐานนำความร้อน พร้อม Thermal Interface Material ระหว่างสองชิ้น ช่วยให้นำความร้อนได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อโปรเซสเซอร์ร้อนและทรงพลังมากขึ้น การประยุกต์ใช้นี้เร็วๆ นี้กลายเป็นไม่เพียงพอ ผู้ผลิตบางรายแก้ไขด้วยฮีทพายป์ที่สัมผัสชิปโดยตรง แต่ไม่ได้มีประสิทธิภาพในการทำความเย็นผิวทั้งหมดของชิป เพราะท่อนไม่ได้สัมผัสผิวทั้งหมดของโปรเซสเซอร์
เวเปอร์แชมเบอร์ (Vapor Chamber)
นี่คือโซลูชันสำหรับปัญหาจุดสัมผัสจำกัดของฮีทพายป์ เวเปอร์แชมเบอร์คือฮีทพายป์ที่แบนและขึ้นรูปตามรูปร่างของส่วนที่เกิดความร้อน ดังนั้น ไม่ว่าจะเป็นสี่เหลี่ยมแบน หรือมีเนินและลำเนียง เวเปอร์แชมเบอร์จะสัมผัสผิวทั้งหมดเพื่อการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
ตาม Celsia เวเปอร์แชมเบอร์เพิ่มประสิทธิภาพการทำความเย็น 20-30% หมายความว่า แล็ปท็อปสามารถมีโซลูชันทำความเย็นบางลงได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพ ทำให้ผู้ผลิตสร้างแล็ปท็อปประสิทธิภาพสูง บางและเบาได้
แล็ปท็อปน้ำเย็น (Water-Cooled Laptops?)
เราส่วนใหญ่คิดว่าการน้ำเย็นแล็ปท็อปเป็นไปไม่ได้หรือไม่ปฏิบัติได้ แต่บางผู้ผลิตไม่คิดเช่นนั้น บางรายเสนอแล็ปท็อปประสิทธิภาพสูงที่ใช้กับน้ำเย็นได้ พวกเขามักเกี่ยวข้องกับ Dock รองที่ต้องการการเชื่อมต่อสองสามจุดกับคอมพิวเตอร์ แล็ปท็อปน้ำเย็นเสนอการเพิ่มประสิทธิภาพ แต่เป็นผลิตภัณฑ์นิช (Niche) มาก เพราะไม่สะดวกที่ต้องเสียบและถอดระบบทุกครั้งที่ย้ายแล็ปท็อป
คุณต้องระมัดระวังมากว่าไม่มีน้ำเหลือในระบบขณะย้าย เพราะอาจรั่วและทำลายอุปกรณ์ อีกทั้ง โมดูลน้ำเย็นมีขนาดใหญ่ ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับคอมพิวเตอร์พกพา
อินเทอร์เฟซ ชิป-ถึง-ฮีทซิงค์ (Chip-to-Heatsink Interfaces)
Heat Spreader ของชิป และ Vapor Chamber หรือฐานทองแดงของฮีทซิงค์ ทำจากโลหะแข็ง หมายความว่าจะมีช่องว่างมโนคว่ำระหว่างสองชิ้น ซึ่งลดประสิทธิภาพการทำความเย็นลงมาก
นั่นคือเหตุผลที่คุณต้องติดตั้ง Thermal Pad, Thermal Paste หรือ Liquid Metal ระหว่างสองผิว เพื่อช่วยนำความร้อน
Thermal Pads (แผ่นนำความร้อน)
แผ่นเหล่านี้เป็นโซลูชันที่ติดตั้งง่ายที่สุดสำหรับการนำความร้อน เพราะเป็นวัสดุแข็ง แต่อยู่ได้ สามารถวางบนผิวชิปที่ต้องการเย็นได้ทันที อย่างไรก็ตาม เนื่องจากยังเป็นของแข็ง จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในการปิดช่องว่างอากาศระหว่างคูลเลอร์และโปรเซสเซอร์
Thermal Paste (ยาสีฟันนำความร้อน)
นี่คือโซลูชันที่ผู้ชื่นชอบคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ชอบ เพราะมีประสิทธิภาพทำให้ชิปและคูลเลอร์ติดกันดี ในราคาที่จ่ายได้ และ Thermal Paste ปกติจะไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นแม้คุณจะปล่อยให้มันสัมผัสคอมโพเนนต์บนมاذอร์บอร์ด ตกตก คุณก็ไม่น่าจะเจอปัญหา
Liquid Metal (โลหะเหลว)
ตามชื่อ วัสดุนี้ใช้โลหะนำความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากโลหะนำความร้อนดีมาก จึงทำงานได้ดีเยี่ยมในการทำให้ชิปเย็น อย่างไรก็ตาม ข้อเสียหลักคือ ราคาแพง อาจถึง 50% มากกว่า อีกทั้ง เนื่องจากโลหะนำไฟฟ้า หากคุณปล่อยให้มันหกตกบนชิปหรือบอร์ด และไม่ทำความสะอาด มันอาจทำให้เกิดปัญหา
วัสดุนี้เหมาะสำหรับผู้เชี่ยวชาญและผู้เชี่ยวชาญที่รู้จักการทำงานรอบคอมพิวเตอร์เท่านั้น
เกี่ยวข้อง: วิธีทา Thermal Paste ใหม่ CPU (Re-paste)
ประสิทธิภาพมากขึ้น ความร้อนมากขึ้น การทำความเย็นมากขึ้น
เมื่อชิปคอมพิวเตอร์กลายเป็นทรงพลัง ต้องการพลังงานมากขึ้นเพื่อทำงาน ผลผลิตความร้อนจะเพิ่มขึ้น นั่นคือเหตุผลที่การมีโซลูชันทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ หากคุณต้องการผลักดันฮาร์ดแวร์ไปสู่ขีดจำกัด
อย่างไรก็ตาม คุณไม่ต้องการระบบทำความเย็นที่ดีที่สุด หากคุณไม่ได้ผลักดันฮาร์ดแวร์หนัก สำหรับผู้ใช้ส่วนใหญ่ ฮีทซิงค์และพัดลมสต็อกที่มาพร้อมโปรเซสเซอร์และ GPU จะเพียงพอแล้ว
และหากคุณมีแล็ปท็อป คุณไม่ต้องกังวลเรื่องเหล่านี้ เพราะผู้ผลิตจะติดตั้งระบบทำความเย็นที่ดีที่สุดบนคอมพิวเตอร์ของคุณแล้ว โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพ ความพกพา และราคา
