تراشه خنک کننده چیست و آیا می تواند جایگزین فن شود؟ - کنفرانس هکا

تراشه خنک کننده چیست و چگونه کار می کند؟

تراشه خنک کننده یا فناوری خنک کننده حالت جامد، از اثر پیزوالکتریک برای ایجاد یک خنک کننده فعال استفاده می کند که فاقد فن، پمپ آب، رادیاتور یا سینک حرارتی حجیم است. توجه داشته باشید که خنک کننده حالت جامد مبتنی بر پیزوالکتریک، تنها فناوری خنک کننده حالت جامد موجود نیست. به عنوان مثال، فناوری خنک کننده حالت جامد مبتنی بر اثر پلتیر نیز وجود دارد که در حوزه سخت افزار کامپیوترهای شخصی کاربران، چندان مورد استقبال قرار نگرفت.

اثر پیزوالکتریک پدیده ای است که در آن، برخی از مواد در اثر فشار مکانیکی، بار الکتریکی تولید می کنند. سپس همین مواد تحت تأثیر بار الکتریکی، شروع به ارتعاش می کنند. این اثر، اساس فناوری خنک کننده حالت جامد پیشرفته از طریق شرکت Frore Systems است. از آن جا که این شرکت، تنها تولیدکننده خنک کننده های حالت جامد مصرفی مبتنی بر اثر پیزوالکتریک است، برای توضیح چگونگی کارکرد این فناوری خنک کننده، از محصولات خنک کننده AirJet آن ها استفاده خواهیم کرد.

تراشه های خنک کننده AirJet شرکت Frore Systems از غشاهای بسیار نازکی استفاده می کنند که در هنگام اعمال بار الکتریکی، با فرکانس های اولتراسونیک - یعنی بسیار سریع - ارتعاش می کنند. این غشاها می توانند هنگام قرارگیری در داخل تراشه خنک کننده AirJet، جریان هوای پرقدرتی ایجاد کنند. این ماژول در قسمت بالایی خود دارای ورودی های کوچکی است که از طریق آن ها، هوای محیط وارد ماژول شده و از طریق غشاهای ضربان دار داخل تراشه، به داخل کشیده می شود. در تصویر زیر می توانید نحوه عملکرد این تراشه های خنک کننده را ببینید.

پس از ورود هوا به داخل ماژول، غشاها جریان هوا را به جت های هوای قدرتمندی تبدیل می کنند که نام AirJet از آن ها گرفته شده است. این جت های هوا گرمای تولید شده از طریق پردازنده (مثل تصویر زیر) یا هر قطعه دیگری که نیاز به خنک شدن دارد را از طریق تماس مستقیم با صفحه مسی پخش کننده گرما در پایین ماژول جمع آوری می کنند. سپس این جت های هوا از طریق یک لوله نازک که در یک طرف ماژول قرار گرفته است، از تراشه خنک کننده خارج شده و گرمای جمع شده را از بین می برند و به این ترتیب قطعه مورد نظر خنک می شود.

خنک کننده حالت جامد در برابر خنک کننده بدون فن و دارای فن

خنک کننده های حالت جامد در مقایسه با انواع دیگر خنک کننده های مورد استفاده در لپ تاپ ها و کامپیوترها، مزایای متعددی دارند. در این مقایسه تراشه های خنک کننده را فقط با خنک کننده های هوای غیرفعال و فعال مقایسه می کنیم، زیرا راهکار های خنک کننده مایع به ندرت در لپ تاپ ها استفاده می شوند - فقط چند مدل لپ تاپ گیمینگ از سیستم های خنک کننده مایع استفاده می کنند - و در بیشتر کامپیوترها، تبلت ها یا گوشی های هوشمند یافت نمی شوند.

خنک کننده حالت جامد در برابر خنک کننده فاقد فن

در مقایسه با خنک کننده های فاقد فن، خنک کننده حالت جامد می تواند گرمای به مراتب بیشتری را در همان ابعاد یا ابعاد کوچک تر دفع کند، در عین حال بی صدا بوده و تنها بین 1 تا 1.75 وات برق مصرف نماید. برای مثال، یک ماژول AirJet Mini Slim که جزو کوچک ترین مدل های موجود است، می تواند تا 5.25 وات گرما را با مصرف تنها 1 وات برق و تولید صدای 21 دسی بل دفع کند. خروجی صدای تولید شده از طریق این سیستم عملاً با نبود صدا برابری می کند و تقریباً به بی صدایی خنک کننده های غیرفعال نزدیک است.

به عنوان مثال، مک بوک ایر 15 اینچی با تراشه M2 اپل، که نمونه ای شاخص از یک لپ تاپ با خنک سازی غیرفعال مناسب محسوب می شود (هرچند با محدودیت هایی همراه است)، توان گرمایی طراحی شده (TDP) حدبیشتر حدود 10 وات دارد. چیپست M2 داخل مک بوک ایر 15 اینچی می تواند تا 20 وات توان مصرف کند، اما این تنها در بازه های زمانی کوتاه امکان پذیر است. هنگام کار تحت فشار مداوم، مصرف انرژی آن تنها به حدود 9-10 وات کاهش می یابد. به همین علت توان پردازشی به مراتب ضعیف تری نسبت به مک بوک پرو M2 ارائه می دهد. به طور مشخص مک بوک پرو M2 با وجود اینکه از همین تراشه استفاده می کند، ولی به لطف استفاده از فن می تواند فشار بسیار بیشتری به تراشه وارد کند.

خنک کننده حالت جامد در برابر خنک کننده مبتنی بر فن

در مقایسه با خنک کننده های مبتنی بر فن، تراشه خنک کننده می تواند به نتایج مشابهی در لپ تاپ های باریک و سبک، مینی کامپیوترها و کنسول های پرتابل دست پیدا کند، اما با نویز و فضای اشغالی کوچک تر. به عنوان مثال، یک ماژول AirJet Pro می تواند حدود 8 وات گرما را دفع کند که همراه با دفع حرارت 7 واتی به صورت غیرفعال، مجموعاً به 15 وات می رسد، که برابر با حدبیشتر توان مصرفی (TDP) کنسول پرتابل Steam Deck است. همچنین، یک ماژول AirJet Pro تنها 1.75 وات برق مصرف می کند که از فن استفاده شده در Steam Deck (با مصرف 2.5 وات) کم تر است.

مهم ترین معیار عملکرد برای بیشتر کاربران Steam Deck، صدای فن است. یک تراشه AirJet Pro با تنها 24 دسی بل صدا، به طور قابل توجهی از فن Steam Deck که در زمان بارگذاری تا 38 دسی بل صدا تولید می کند، کم صدا تر است. بنابراین، یک ماژول خنک کننده حالت جامد می تواند همان مقدار گرما را با مصرف انرژی کمتر و بدون ایجاد سر و صدا دفع کند.

یکی دیگر از مزایای خنک کننده حالت جامد در دستگاه های کوچک و باریک، فضای اشغالی کمتر نسبت به سیستم های خنک کننده معمولی است. این امر می تواند منجر به جای گذاری باتری های بزرگ تر و بهبود عمر باتری این دستگاه ها شود.

با این حال، خنک کننده حالت جامد در شرایط فعلی، توانایی رقابت با سیستم های خنک کننده پیشرفته مبتنی بر فن که در لپ تاپ های گیمینگ و قدرتمند استفاده می شوند را ندارد. این سیستم ها اغلب باید با توان مصرفی ترکیبی 100 وات یا بیشتر پردازنده و کارت گرافیک مقابله کنند. برای مثال، برای خنک کردن یک لپ تاپ گیمینگ میان رده، به چیزی حدود 12 ماژول AirJet Pro و بیش از 20 وات مصرف انرژی برای کل سیستم خنک کننده نیاز است که مقدار قابل توجهی است.

دومین مشکل عمده خنک کننده حالت جامد، قیمت بالای آن است. در حال حاضر تنها دستگاه مجهز به خنک کننده AirJet که می توانید خریداری کنید، مینی کامپیوتر Zotac ZBOX PICO PI430AJ است که با پردازنده Intel Core i3-N300، 8 گیگابایت رم و بدون SSD داخلی با قیمت 600 دلار به فروش می رسد.

کدام دستگاه ها می توانند از تراشه خنک کننده بهره مند شوند؟

لپ تاپ های سبک و باریک، مینی کامپیوترها و کنسول های پرتابل همگی می توانند از تراشه های خنک کننده بهره مند شوند. به جای استفاده از راهکار های ناکارآمد خنک کننده غیرفعال یا سیستم های خنک کننده فعال که فضای زیادی را اشغال می کنند و در زیر بارهای سنگین سر و صدای زیادی ایجاد می کنند، محصولات خنک کننده حالت جامد مانند AirJet همان توان خنک کننده یا بهتر را در یک بسته بسیار کوچکتر و بی صداتر ارائه می دهند.

با توجه به اینکه شرکت Valve توانست ظرفیت باتری Steam Deck OLED را 25 درصد نسبت به مدل معمولی تنها با استفاده از پنل OLED نازک تر افزایش دهد، تصور می کنیم افزایش ظرفیت باتری به دست آمده با استفاده از خنک کننده فوق العاده کم حجم AirJet به جای فن ضخیم - یا دو فن در مورد ROG Ally - بسیار بیشتر از آن باشد. گروه دیگری از محصولات که در آینده شاهد محبوبیت AirJet و راهکار های مشابه آن ها خواهیم بود، درایوهای SSD NVMe رده بالا هستند. هم اکنون برای جلوگیری از افت عملکرد حرارتی (thermal throttling) در SSDهای PCIe 5 با عملکرد بالا، نیاز به هیت سینک های حجیم یا حتی خنک کننده فعال با هوا وجود دارد. به احتمال زیاد، SSDهای PCIe 6 آینده نیز در زیر فشار داغ تر خواهند شد.

آیا می توانیم تراشه خنک کننده بخریم؟

در حال حاضر، امکان خرید مستقیم دستگاه های خنک کننده حالت جامد وجود ندارد. این بازار در حال شکل گیری است و انتظار می رود خنک کننده های حالت جامد در بسیاری از انواع دستگاه هایی که در اینجا به آن ها اشاره کردیم، ادغام شوند. شاید در آینده این تراشه ها به طور مستقیم راهی بازار شوند ولی در حال حاضر، شرکت Frore Systems که سازنده AirJet است، تنها با تولیدکنندگان همکاری می کند.

منبع: HowToGeek