در فرآیند اسمبل کردن کیس کامپیوتر، نصب فن و هیت سینک یا به زبان دیگر سیستم خنک کاری یا کولینگ روی CPU ضروری است. کارت گرافیک و بعضی قطعات داغ دیگر نظیر رم نیز به صورت پیش‌فرض هیت سینک دارند.
شاید با لغت هیت سینک آشنایی نداشته باشید و برایتان سوال شده باشد که هیت سینک کامپیوتر چیست و چگونه موجب خنک‌کاری بهتر پردازنده و به طور کلی قطعات داغ می‌شود؟ انواع هیت سینک در کیس کامپیوتر یا لپ تاپ برای خنک کاری استفاده می‌شود.
در این مقاله به نحوه عملکرد هیت سینک مسی و آلومینیومی و هیت سینک دارای لوله حرارتی یا محفظه تبخیر می‌پردازیم و ویژگی‌های مهم یک هیت سینک را بررسی می‌کنیم. با مطالعه در مورد ساختار و شیوه عملکرد هیت سینک، انتخاب کولینگ بهینه برایتان ساده‌تر می‌شود. با مقاله‌ای دیگر از بخش دانش‌نامه اینتوتک همراه شوید.
هیت سینک چیست؟
عبارت Heat Sink از نظر لغوی به معنی چاه حرارتی است. در هر وسیله و سیستمی که منبع تولید گرما وجود داشته باشد و کارکرد در دمای بالا خطرناک باشد یا عمر مفید قطعات را کاهش دهد، از هیت سینک برای دفع بهتر حرارت و کاهش دما استفاده می‌شود.
هیت سینک کامپیوتر چیست و چه کاربردی دارد؟
منظور از هیت سینک کامپیوتر، قطعات معمولاً فلزی است که برای خنک‌کاری قطعات داغ لپ تاپ و کامپیوتر استفاده می‌شود.
عملکرد هیت سینک به این صورت است که سطح انتقال حرارت را افزایش می‌دهد، به عبارت دیگر گرما از سطح داغ قطعه جذب می‌کند و از سطح به مراتب گسترده‌تری که به شکل‌های مختلفی نظیر ورقه‌های نازک و صاف یا منحنی شکل و یا میله‌ها و ستون‌های فلزی طراحی شده، دفع می‌کند. تنوع طراحی هیت‌سینک‌ها بسیار زیاد است، حتی اگر بحث فقط به هیت سینک کامپیوتر و لپ تاپ محدود شود.
در کامپیوتر و لپ تاپ معمولاً روی هیت سینک فن نصب می‌شود که به گردش بهتر هوا و بهبود خنک‌کاری کمک می‌کند. البته ممکن است در زمانی که سیستم کار سنگین پردازشی انجام نمی‌دهد، تولید حرارت کاهش پیدا کند و دمای قطعات کمتر شود و در نتیجه سرعت فن پایین بیاید. ممکن است حتی چرخش فن متوقف شود.
قیمت هیت سینک و جنس هیت سینک
قیمت هیت سینک با توجه به جنس آن و طراحی ظاهری آن متنوع است. نکته‌ی جالب این است که ساخت هیت سینک در خانه برای خنک‌کاری قطعات داغ کامپیوتر یا وسایل مختلف امکان‌پذیر است، اما برای ساخت هیت سینک سبک و کوچک و بهینه، به تجربه و دانش فنی نیاز دارید و علاوه بر این ممکن است ابزارهای موردنیاز برای بهینه کردن شکل هیت‌سینک در اختیار شما نباشد.
جنس هیت سینک چیست؟
جنس هیت‌سینک به طور معمول فلز آلومنیوم یا مس است اما مواد متفاوت دیگری که از نظر هدایت حرارتی وضعیت خوبی دارند هم در ساخت هیت سینک به کار می‌رود. به عنوان مثال ممکن است در لپ تاپ گیمینگ از قطعات گرافیتی در ساخت سیستم خنک‌کاری استفاده شود، در گوشی‌ها و تبلت‌ها نیز گاهی از صفحه گرافیتی برای خنک‌کاری بهتر تراشه‌ی مرکزی استفاده می‌شود.
فن هیت سینک دار و هیت سینک گازی
شاید فقط به فن و هیت سینک کارت گرافیک یا هیت سینک فن دار پردازنده توجه کرده باشید و برایتان سوال شده باشد که هیت سینک رم چیست و اصلاً آیا RAM هم نیاز به هیت سینک دارد؟! در واقع سطح فلزی روی بعضی از رم‌های سریع و رده اول دیده می‌شود و حتی در بعضی از رم‌ها از لوله حرارتی و سطح پره پره‌ای استفاده شده است. سطح فلزی ساده نیز نوعی هیت سینک محسوب می‌شود.
به طوری کلی هیت‌سینک روی قطعاتی نظیر پردازنده یا کارت گرافیک و همین‌طور روی رم و چیپ‌ست مادربرد که قطعات نسبتاً داغ محسوب می‌شوند، نصب می‌شود. به هر حال قطعات الکترونیکی که در دمای پایین‌تری کار کنند، عمر بیشتری خواهد داشت.
گاهی برای خنک‌کاری قطعات کوچک‌تر مثل حافظه SSD، چیپ‌ست مادربورد و قطعات مدار رگولاتور یا به عبارتی دیگر مدار تغذیه پردازنده، از هیت‌سینک‌های کوچک استفاده می‌شود. گاهی هیت‌سینک بسیار کوچک و ساده است، در حدی که شبیه یک سطح صاف فلزی به نظر می‌رسد. در مقابل هیت سینک گاهی بسیار بزرگ و سنگین است و طراحی عجیب و خاصی دارد.
اگر هیت سینک بزرگ باشد و قطعه بیش از حد داغ نشود، نیازی به استفاده از فن و لوله حرارتی نیست اما برای خنک کردن قطعاتی مثل CPU یا GPU یا به عبارت دیگر کارت گرافیک و پردازنده که گرمای زیادی تولید می‌کنند، به ناچار باید از فن و لوله حرارتی و یا محفظه بخار کمک گرفت. به همین علت است که در کنار هیت سینک مسی یا هیت سینک آلومینیومی، از لوله حرارتی یا Heat Pipe و همین‌طور فن استفاده می‌شود.
- استفاده از فن از این جهت مفید است که هوای داغ را از سطح داغ هیت سینک دور می‌کند و هوای خنک‌تر جایگزین می‌شود. در نتیجه بازدهی کولینگ افزایش پیدا می‌کند.
- لوله حرارتی یا محفظه بخار حاوی مایع جاذب گرما است که به سرعت تبخیر می‌شود. مایع تبخیر شده از بخش داغ به سمت بخش‌های دورتر و خنک‌تر حرکت می‌کند و با کاهش دما، مجدداً به مایع تبدیل می‌شود و این چرخه ادامه پیدا می‌کند و به انتقال گرما کمک می‌کند.
معنی کولینگ پسیو و اکتیو چیست؟
اگر در سیستم خنک‌کاری کارت گرافیک یا پردازنده و به طور کلی در طراحی کولینگ، از فن استفاده نشود، از عبارت Passive استفاده می‌شود که در لغت به معنی منفعل است. متضاد این لغت، Active یا فعال است و منظور از کولینگ اکتیو این است که در طراحی آن از فن یا پمپ استفاده شده است تا گردش هوا و گردش مایع به صورت اجباری انجام شود.
بازدهی سیستم خنک‌کاری اکتیو از پسیو بیشتر است اما در مقابل به دلیل وجود فن و گردش سریع‌تر هوا، سر و صدای آن بیشتر است.
در محصولات امروزی سرعت چرخش فن متغیر است و به تناسب افزایش دمای CPU و کارت گرافیک، سرعت فن نیز بیشتر می‌شود. در بعضی از محصولات ممکن است در دمای پایین، فن به کلی نچرخد. این نوع سیستم خنک‌کاری، حد واسط بین حالت اکتیو و پسیو است.
اهمیت استفاده از خمیر سیلیکون بین هیت سینک و قطعه داغ
قبل از متصل کردن هیت سینک کامپیوتر روی مادربورد و پردازنده و همین‌طور قبل از وصل کردن سیستم خنک کاری کارت گرافیک، از ماده‌ای که حالت خمیری دارد، استفاده می‌شود. این ماده خمیری‌شکل حاوی ذراتی در ابعاد نانو است که از موادی با ضریب هدایت حرارتی بالا ساخته شده است. خمیر سیلیکون بین سطح قطعه داغ نظیر پردازنده یا پردازنده‌ی گرافیکی و سطح هیت سینک قرار می‌گیرد.
اما علت و اهمیت استفاده از خمیر سیلیکون: هر چند سطح پردازنده و هیت سینک به نظر صاف و صیقلی و حتی شبیه به آینه است، اما زیر میکروسکوپ زبری سطح دیده می‌شود. زمانی که دو سطح زبر روی هم به صورت کاملاً محکم قرار می‌گیرد، در حفره‌ها هوا به دام می‌افتد که ضریب هدایت حرارتی پایینی دارد و به نوعی عایق حرارت است. خمیر سیلیکون تا حد زیادی از به دام افتادن هوا و شکل‌گیری حفره‌های هوایی جلوگیری می‌کند و در نتیجه انتقال حرارت بهتر می‌شود.
تجربه نشان می‌دهد که وصل کردن هیت سینک بدون خمیر سیلیکون و با خمیر سیلیکون، تفاوت زیادی در دمای کاری پردازنده و کارت گرافیک ایجاد می‌کند و در واقع اگر از خمیر سیلیکون استفاده کنید، ممکن است دمای پردازنده حتی بیش از ۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد پایین بیاید!
در خرید هیت سینک قوی به چه نکاتی توجه کنیم؟
گاهی اوقات کاربر برای خنک کردن قطعات نه چندان داغ به هیت سینک نیاز دارد. در خرید هیت سینک ال ای دی یا هیت سینک هدلایت، شاید تنوع محصولات و راهکارهای خنک‌کاری زیاد نباشد و هزینه‌ی تمام شده نیز پایین باشد اما در مورد هیت سینک پردازنده یا کارت گرافیک، محصولات متنوع و پیشرفته و البته گران‌قیمت است. به هر حال در کیس کامپیوتر محدودیت فضا وجود دارد و از طرفی امکان متصل کردن هیت سینک بسیار سنگین و دارای فن‌های بزرگ به مادربورد وجود ندارد.
قیمت هیت سینک سی پی یو که برای پردازنده‌ای با توان مصرفی کمتر از ۴۵ وات کافی باشد، زیاد نیست اما برای پردازنده‌ای با بیش از ۱۰ هسته که توان طراحی حرارتی آن بیش از ۱۵۰ وات است، به هیت‌سینک بزرگ و قوی نیاز دارید. شاید خرید کولینگ مایع تصمیم بهتری باشد.
قبل از مقایسه و بررسی هیت‌سینک‌ها برای خرید نهایی دقت کنید که متناسب با ابعاد کیس و سوکت پردازنده و توان طراحی حرارتی پردازنده، تعدادی فن هیت سینک دار یا کولینک مایع را برای مقایسه انتخاب کنید. چه بسی کیس کامپیوتر شما کوچک باشد و نتوانید هیت سینک یا رادیاتور کولینگ مایع را نصب کنید!
در مقایسه و خرید هیت سینک قوی برای کامپیوتر به نکات زیر توجه کنید:
- ابعاد هیت سینک: هر چقدر هیت‌سینک بزرگ‌تر باشد و سطح بخش‌های ورقه‌ای آن بیشتر باشد، خنک‌کاری بهتر انجام می‌شود. بین دو هیت سینک که ابعاد یکسانی دارند، مدلی که تعداد ورقه‌ها و سطح انتقال حرارت آن بیشتر است، معمولاً عملکرد بهتری دارد.
- طراحی هیت‌سینک: زمانی که ابعاد و وزن دو هیت سینک یکسان است، به طراحی محصولات توجه کنید. هر چه سطح انتقال حرارت و شیوه گردش هوا بهینه‌تر باشد، عملکرد هیت سینک بهتر خواهد بود. البته مقایسه کردن طراحی هیت‌سینک‌ها نیاز به دانش مهندسی و آشنایی با شیوه‌ی انتقال حرارت دارد. می‌توانید از سایت‌های تخصصی که هیت‌سینک‌ها را به دقت بررسی کرده و بنچ‌مارک خاصی برای این کار دارند، بازدید کنید و مدل‌های مختلف هیت سینک پردازنده را مقایسه کنید.
- جنس هیت سینک: مس از نظر هدایت حرارتی بهتر از آلومینیوم است و جنس‌های خاصی مثل سطوح گرافیت، حتی بهتر از مس است اما ساخت هیت سینک آلومینیومی از این جهت که هزینه کمتری دارد، متداول‌تر است. در بعضی از هیت‌سینک‌ها بخش مرکزی و لوله‌های حرارتی از مس ساخته می‌شود و بخش‌های پره‌ای و ورقه‌ای از جنس آلومینیوم است. به این ترتیب هم جنس قطعات و هم هزینه‌ی تمام شده، بهینه می‌شود.
- تعداد و قطر لوله های حرارتی: بین دو هیت سینک با ابعاد و وزن و طراحی مشابه، مدلی که تعداد بیشتری هیت پایپ با قطر یکسان دارد، گزینه‌ی بهتری است. البته طول لوله‌ها و شیوه قرار گرفتن نیز موضوع بسیار مهمی است. در صورت متفاوت بودن قطر لوله‌های حرارتی، مقایسه کمی پیچیده می‌شود و باید توان انتقال گرمای لوله‌های ۶ یا ۸ میلی‌متری و سایز سایزهای استاندارد را در تعداد لوله‌ها ضرب کنید.
- تعداد و ابعاد فن: همان‌طور که اشاره کردیم برای بهبود انتقال حرارت از فن استفاده می‌شود. تعداد و قطر فن و همین‌طور سرعت چرخش فن در خرید هیت سینک مهم است. به عنوان مثال اگر هیت سینک قوی و کم صدا لازم داشته باشید، مدلی که چند فن با سرعت کمتر از ۱۰۰۰ دور بر دقیقه داشته باشد، گزینه‌ی خوبی است. در مقابل هیت سینک با فن کوچک و سریع، صدای بیشتری تولید می‌کند.
- جنس خمیر سیلیکون: در بسته بندی هیت سینک کامپیوتر ممکن است خمیر سیلیکون به صورت جدا و در ظرف کوچکی موجود باشد. در بعضی محصولات نیز خمیر سیلیکون روی قسمتی که روی قطعه داغ قرار می‌گیرد، پیشاپیش چسبیده است. جنس خمیر سیلیکونی که در بسته بندی کولینگ ارایه شده نیز مهم است.
اینتوتک