Не преувеличением будет сказать, что на рынке процессорных кулеров сегодня идёт более эволюционное, чем революционное развитие. Производительность кулеров среднего и верхнего уровней пытаются улучшить через использования тепловых трубок, алюминиевых рёбер, одного или двух вентиляторов, а также через вывод тепла на заднюю пластину. Всё это приводит, в основном, к количественным, а не качественным изменениям, увеличению веса и размера вместе с ростом цены.
В принципе, рынок кулеров выше среднего уровня уже насыщен, но это не значит, что он стоит на месте. Ключевые отличия по-прежнему существуют, если взглянуть на кулер снизу, то есть с контактной площадки с процессором. В большинстве кулеров эта площадка вырезается из куска меди, который припаивается к тепловым трубкам. Есть и технология "Heatpipe Direct Touch", в которой тепловые трубки сплющены до плоского состояния с одной стороны, они входят в прямой контакт с распределителем тепла, что несколько разбавляет однообразную картину.
Некоторые производители, включая Thermalright или Prolimatech, используют выпуклую форму медного основания кулера. Причина объясняется просто. Распределитель тепла при производстве процессора приваривается к кристаллу. Используемый для этого состав должен подвергнуться воздействию высоких температур, то есть он превращается в жидкую форму при температурах между 138 °C и 312 °C. Из-за высоких температур материалы, подобные металлу, меняют свою форму. И распределитель тепла немного продавливается в сторону кристалла и формирует впадину или углубление, увеличивающееся к центру распределителя тепла. В зависимости от степени воздействия температур, неровность распределителя тепла можно заметить невооружённым глазом.
Но насколько эта теоретическая ситуация сказывается на практическом использовании компьютера? Мы решили выполнить практические тесты, чтобы сделать объективное сравнение. Для наших тестов мы получили два образца кулеров Alpenföhn K2 от EKL. Первая версия присутствует в розничной продаже и имеет плоское основание. У второй версии основание немного выпуклое. Оба кулера мы проверили на тестовой платформе Socket 1366 от Intel и на системе AMD, чтобы найти возможную разницу по температуре.
| Производитель и модель | EKL Alpenföhn K2 |
|---|---|
| Розничная цена | около 60 евро в Европе |
| Сайт производителя | alpenfoehn.de |
| Технические спецификации | |
| Габариты | 12,5 см (Д) x 16,5 см (Ш) x 16,0 см (В) - с вентилятором - 12,5 см (Д) x 14,5 см (Ш) x 16,0 см (В) - без вентилятора - |
| Материал | Медь, алюминий и пластик |
| Тип кулера | С двумя башнями охлаждения |
| Контактная площадка CPU | Плоская - розничный образец Выпуклая - специальная версия |
| Вентилятор в комплекте поставки | 1x 120 мм, 1460 об/мин на 12 В 1x 140 мм, 1120 об/мин на 12 В |
| Сокет | AMD: AM2, AM2+, AM3, AM3+ Intel: 775, 1155, 1156, 1366, 2011 |
| Вес | 1360 грамм - с вентилятором - 1050 грамм - без вентилятора - |
Мы благодарим Alpenföhn и EKL за предоставление двух кулеров.
Как мы уже объясняли во введении, распределитель тепла может формировать впадину в сторону кристалла. Но не всё так просто. Если AMD опирается на низкую точку плавления, то у Intel состав под распределителем тепла имеет боле высокую точку плавления. Поэтому меньший нагрев в случае процессора AMD приводит к меньшей деформации распределителя тепла по сравнению с процессором Intel. Соответственно, сочетание процессора и кулера может стать уже не оптимальным. Если обе поверхности ровные или обе деформированы, то соприкосновение оказывается более-менее равномерным, тепло передается хорошо. Если же поверхности разнородные, то они соприкасаются не полностью и формируют зазор. Воздух работает в качестве изолятора и ухудшает теплопередачу. Да и щедро нанесённая термопаста не является таким же хорошим проводником тепла, как прямой контакт металла.
Возможны два сценария. На верхнем рисунке распределитель тепла представляет собой плоскую горизонтальную поверхность - то есть перед нами процессор AMD. Нижняя поверхность кулера выпуклая, то есть по центру мы получаем выступ. Контактная площадка кулера оказывается в самом горячем месте распределителя тепла, над кристаллом процессора, но по краям распределителя тепла контакта нет. Второй случай касается контакта деформированного вогнутого распределителя тепла - процессора Intel - и плоского основания кулера. Контакт между поверхностями будет выполняться только по краям распределителя тепла, а в месте расположения ядра контакта как раз и не будет.
Всё становится более интересным, когда приходится более точно просчитывать площадь контактной поверхности. Площадь контактной поверхности между плоским распределителем тепла и кулером с выпуклым основанием - то есть в случае 1 - относительно невелика, но зато охватывает самый горячий участок, середину процессора над кристаллом. Во втором случае площадь контактной поверхности плоского основания и вогнутого распределителя тепла больше - см. рисунок 2. Но контакт осуществляется по краям распределителя тепла, а не в области кристалла. Предположительно самый горячий участок процессора не имеет прямого контакта с кулером, энергия может отводиться в виде тепла от распределителя только по краям.
Возникает логичный вопрос, что лучше: маленькая контактная площадь, но зато в самом горячем участке, или большая контактная площадь, но уже на периферии? Получим ли мы ощутимую разницу на практике, и если да, то насколько она будет сильно отличаться от "идеального решения" - плоского распределителя тепла и плоского кулера в случае AMD или вогнутого распределителя тепла и выпуклой поверхности кулера в случае Intel?
Примечание редактора: масштаб осей не является пропорциональным, чтобы более наглядно подчеркнуть разницу поверхностей. Возможную минимальную вогнутость распределителя тепла процессоров AMD мы не принимали во внимание.
Для данной статьи мы полностью переработали нашу тестовую конфигурацию. Для охвата возможных сценариев мы использовали две разных тестовых платформы. Обе конфигурации используют видеокарту XFX HD 6870, память HyperX DDR3-1333 от Kingston, 550-Вт блок питания Straight Power E6 от be quiet!, корпус Benchtable от Tecnofront и 2,5" 320-Гбайт жёсткий диск Western Digital Scorpio. Открытый дизайн обеспечивает простую и лёгкую установку материнской платы, CPU и кулера.
| Платформа | Socket 1366 | Socket AM3+ |
|---|---|---|
| Процессор | Intel Xeon W5590 3,33 ГГц | AMD FX-8120 3,10 ГГц |
| Материнская плата | Asus P6X58D Premium | Asus M5A99X Evo |
| Оперативная память | 6x 2 Гбайт Kingston ValueRAM DDR3-1333 | 4x 2 Гбайт Kingston ValueRAM DDR3-1333 |
| Видеокарта | XFX Radeon HD 6870 1GB | |
| Накопитель | Western Digital Scorpio 320 Гбайт | |
| Блок питания | be quiet! Straight Power E6 | |
| Корпус | Tecnofront Benchtable | |
| Операционная система | Windows 7 Ultimate 64-бит SP1 |
Ниже описана методика тестирования.
В обзоре мы использовали следующие тестовые сценарии:
- Тест 1 - стандартная тактовая частота, два эталонных кулера, 12 В
Мы использовали два 140-мм вентилятора be quiet! Silent Wings 2.
Тестовая конфигурация приведена в следующей таблице.
| Socket 1366 |
Socket AM3+ |
|
|---|---|---|
| Тестовый сценарий | Разгон | Разгон |
| Тактовая частота CPU | 3,98 ГГц | 4,0 ГГц |
| Напряжение CPU | 1,31250 В | 1,32500 В |
| Напряжение QPI-/ NB-Offset | 1,22500 В | 1,22500 В |
| Напряжение IOH | 1,12000 В | -/- |
| Множитель | 25x | 16x |
| BCLK / частота шины | 166 МГц | 250 МГц |
Тест каждого кулера мы проводили на протяжении 30 минут. Сначала мы запускали тест 3D Mark 11 одновременно с нагрузкой Prime95 (Small FFTs). После завершения тестового прогона 3D Mark 11 утилита Prime95 продолжала работать, пока не заканчивалось отведённое время. Мы записывали температуры на протяжении всего тестового прогона с помощью утилиты Aida64 Extreme Edition. Для оценки мы приводили разницу между средним арифметическим температуры всех четырёх ядер на протяжении последних пяти минут теста и комнатной температурой. В качестве термопасты для всех кулеров мы использовали Prolimatech PK-1, которую мы наносили равномерным слоем на поверхность CPU.
Ниже приведены утилиты и тестовые пакеты, которые мы использовали для измерений, а также их версии:
Программное обеспечение:
- Aida64 Extreme Edition Built 2.50.2000 – Скачать
- 3D Mark 11 Built 1.03 – Скачать
- Prime95 64bit Built 27.7 – Скачать
- CPU-Z 64bit Built 1.61 – Скачать
Мы благодарим наших партнёров Caseking и be quiet! за предоставление Prolimatech PK-1 и тестируемых эталонных кулеров.
У производителей кулеров есть выбор по производству простого кулера с плоской поверхностью, который лучше подойдёт для процессоров AMD, либо по выпуску кулера с выпуклым основанием, который теоретически даст лучшие результаты с процессорами Intel. Как правило, в том числе и по причине более простого производства, кулеры выпускаются с плоской поверхностью. Кроме того, количество процессоров, имеющих впадину, по сравнению с предыдущими периодами уменьшилось. Сможем ли мы получить какие-либо различия на практике?
В нашем первом тестовом прогоне участвует конфигурация AMD. Мы взяли процессор FX-8120, работающий на частоте 4 ГГц, после чего провели тесты с двумя моделями кулеров.
Тесты системы AMD, серый - гладкое основание, красный - выпуклое основание.
Мы получили разницу 0,75 градуса в пользу кулера K2 Alpenföhn с плоским основанием. Учитывая теоретические выкладки выше, результат нас не удивил. Плоский вариант выигрывает от номинально большей площади соприкосновения между двумя плоскими поверхностями. Накладываемая термопаста в обоих случаях заполняет неровности между двумя поверхностями и распределяется равномерно, но она всё же не может компенсировать большие зазоры между поверхностями в случае, когда выпуклое основание кулера соприкасается с плоским распределителем тепла процессора.
Причина: в области кристалла - как можно видеть по диаграмме - две поверхности соприкасаются оптимально, термопаста выталкивается на периферию. Ближе к краям расстояние между поверхностями больше, поэтому термопаста в них как раз собирается. Свойства термопасты по теплопроводности существенно падают при утолщении слоя, поэтому она хуже проводит тепло по краям распределителя тепла, чем по центру. Так что теплообмен между процессором и радиатором по внешнему контуру затруднён.
Та же самая тестовая конфигурация, но уже с другой системой. Далее мы перешли к эталонной платформе на основе сокета LGA 1366. Тактовая частота Xeon W5590 тоже была увеличена до 4 ГГц, чтобы подчеркнуть разницу по тепловыделению.
Следует отметить, что процессор имеет отчётливо различимую впадину, которая заметна по сравнению с FX 8120 от AMD.
Тесты системы Intel, красный - гладкое основание, серый - выпуклое основание.
Углубление на распределителе тепла CPU, выпуклость на основании кулера. Результат оказался очевиден с разницей в один градус. Здесь, опять же, теория была подтверждена практикой. У двух искривлённых поверхностей наблюдается больше контактных точек, площадь соприкосновения увеличивается. В данном случае даже после снятия кулера видно, что термопаста распределяется равномерно, обе поверхности оказываются покрыты тонким слоем. Недостаток, конечно, кроется в том, что плоское основание кулера будет не очень хорошо показывать себя в комбинации с вогнутым распределителем тепла процессора.
Объяснение здесь аналогично первому случаю. Термопаста вновь распределяется по-разному. В отличие от предыдущего случая, что как раз подчёркивалось вторым рисунком в теоретической части, контактные точки поверхности расположены повсюду. На краях прилегание двух поверхностей плотное, термопаста будет из них выдавливаться. С другой стороны, в районе кристалла CPU поверхности не будут соприкасаться, там наблюдается определённый зазор. Выдавленная с периферии термопаста накапливается посередине и заполняет зазор. В результате тепловое сопротивление термопасты в центре увеличивается, что приводит к ухудшению теплопередачи.
Эффект зависит от того, насколько далеко по отношению центру расположены кристаллы. В области нахождения кристалла тепловыделение существенно выше, чем на остальных участках процессора. Следовательно, тепло можно отводить эффективнее, если контакт выполняется в точках с максимальной интенсивностью. И разница в наших тестах составила 0,25 K (1 K - 0,75 K = 0,25 K), что кажется вполне логичным.
Кроме того, следует отметить ещё одну особенность. Во втором тестовом сценарии контактная поверхность между вогнутым распределителем тепла и гладким основанием радиатора (Intel, Socket 1366) оказалась больше, чем в первом случае с плоским процессором и выпуклым основанием кулера (AMD, AM3+). Но разница в результатах между тем увеличилась на 0,25 К, поскольку более важным является тепловое сопротивление основного горячего участка (над кристаллами CPU), а не граничной области. Конечно, тепловая энергия распределяется больше к периферии, эффект немного ослабевает, но полностью не исчезает.
Мы получили результаты тестов. Позвольте ещё раз подвести итог.
Причина проведения теста заключалась в отличиях деформации распределителя тепла современных процессоров. У распределителя тепла процессоров Intel наблюдается небольшое углубление ближе к центру, в случае же AMD мы получаем практически плоскую поверхность. Производители кулеров получили возможность лучше оптимизировать свои продукты под процессоры, оснащая их плоским или выпуклым основанием. Следовательно теоретически не самой лучшей идеей кажется сочетание процессора с вогнутым распределителем тепла и плоского основания кулера, а также плоского CPU с выпуклым основанием кулера.
В наших тестах мы сравнили два кулера K2 от Alpenföhn (с двумя башнями), которые мы получили в разновидностях с плоским и выпуклым основанием. Им пришлось показать себя на платформе Intel 1366 и AMD AM3+. Результаты подтвердили теоретические выкладки. Кулеры с плоским основанием лучше подходят для процессоров с плоским распределителем тепла (AMD), а кулеры с выпуклым основанием - процессорам с вогнутым распределителем тепла (Intel). Мы получили разницу температуры 0,75 К (система AMD, обе поверхности гладкие) или 1,0 К (система Intel, обе поверхности искривлены).
С другой стороны, возникает вопрос: насколько важны указанные отличия для среднего пользователя? Хотя измерить их можно, разброс невелик. Если вы хотите достичь максимальной эффективности охлаждения и разогнать систему до предела, то в зависимости от типа процессора имеет смысл подбирать оптимальную форму нижней поверхности радиатора. По крайней мере, производители кулеров должны об этом задуматься и выпускать, соответственно, модели "AMD Edition" и "Intel Edition".