Pendinginan Kartu Grafis Vapor Chamber, Downdraft dan Blower Style - Dijelaskan

Selama beberapa tahun terakhir, kami telah melihat peningkatan eksponensial dalam kinerja kartu grafis baik dalam permainan maupun aplikasi profesional. Dengan peningkatan dalam arsitektur dan komponen internal, kartu grafis sekarang lebih cepat dari sebelumnya dan mampu menangani bahkan tugas yang paling menuntut yang dapat dilakukan seseorang dengan teknologi saat ini. Semua peningkatan ini telah memungkinkan kartu grafis modern untuk menangani tugas-tugas yang sangat menuntut seperti game 8K dan 4K dengan kecepatan refresh yang tinggi.

Perbaikan ini tidak datang tanpa kekurangan yang adil. Salah satu yang utama adalah peningkatan eksponensial dalam penarikan daya yang telah kita lihat selama beberapa tahun terakhir. Daya tarik kartu grafis game telah perlahan tetapi pasti meningkat selama dekade terakhir, yang mengarah ke kartu grafis saat ini yang memiliki peringkat TDP lebih dari 300 Watt (sangat berbeda dari peringkat TBP yang diiklankan). Faktanya, daya tarik rata-rata kartu grafis selama dekade terakhir menunjukkan pola yang menarik. Daya tarik kartu tinggi pada awal dekade karena arsitektur yang tidak efisien, tetapi kemudian sebagian besar kartu grafis menjadi jauh lebih efisien dalam pekerjaan mereka. Saat ini, kami melihat peningkatan lain dalam jumlah power draw rata-rata kartu grafis.

Memang, kartu hari ini jauh lebih efisien daripada lima tahun yang lalu, tetapi mereka masih membutuhkan lebih banyak daya rata-rata dari dinding daripada kartu yang lebih tua. Semua kekuatan yang masuk ke inti ini tentu saja meningkatkan kinerja kartu, tetapi juga meningkatkan suhu pengoperasian GPU yang tentunya merupakan sesuatu yang perlu dikontrol. Selama beberapa tahun terakhir, kami harus memasang pendingin yang semakin besar dan semakin besar pada kartu grafis untuk mengatasi masalah ini.

Perbaikan Dalam Pendinginan

Dengan meningkatnya penarikan daya dan selanjutnya meningkatkan keluaran panas, produsen kartu grafis harus berimprovisasi dengan situasi untuk mengatasi masalah ini. Hilang sudah kartu grafis kecil dan cantik yang dapat didinginkan secara pasif dengan satu heatsink kecil. Di masa lalu, bahkan kartu grafis kelas atas memiliki satu kipas di atas heatsink kecil dan itu cukup untuk menghilangkan panas dari kartu itu secara efektif. Saat ini, orang bahkan tidak dapat memikirkan kartu grafis kelas menengah atau kelas atas untuk didinginkan menggunakan konfigurasi kipas tunggal.

Kartu grafis saat ini memiliki heatsink 3 slot besar dengan selubung kipas besar yang sebagian besar menampung 3 penggemar. Meskipun model kipas ganda juga cukup lazim di pasaran, mereka berjuang untuk menjaga suhu tetap terkendali untuk kartu apa pun yang cukup haus daya. Sebagian besar varian kartu grafis modern kelas atas juga memiliki tujuh atau delapan heatpipe tembaga berlapis nikel yang menghilangkan panas dari komponen penghasil panas dan menyebarkannya secara merata melalui rangkaian heatsink. Teknologi kipas juga telah berkembang pesat, dengan kipas modern yang dilengkapi dengan beberapa sensor yang mengubah perilakunya sesuai dengan suhu GPU.

Oleh karena itu, cukup menarik untuk membandingkan solusi pendinginan yang digunakan oleh kartu grafis di masa lalu dengan yang digunakan saat ini.

Berbagai Metode Pendinginan

Secara keseluruhan, ada 3 metode pendinginan utama yang digunakan oleh kartu grafis modern, yaitu pendinginan gaya blower, pendinginan downdraft udara terbuka, dan pendinginan ruang uap. Berikut adalah pro dan kontra masing-masing.

Pendingin Gaya Blower

Pendingin bergaya blower adalah gaya pendingin paling dasar dan paling barebone yang ditemukan di kartu grafis saat ini. Ini juga merupakan pendingin termurah untuk diproduksi, dan oleh karena itu, memberikan kinerja termal terburuk dari semua metode pendinginan kartu grafis yang berbeda. Pendingin gaya blower adalah pendingin yang digunakan oleh Nvidia dan AMD untuk kartu grafis desain referensi mereka untuk waktu yang lama, namun, untuk kartu grafis generasi terbaru kedua pabrikan telah membuang pendingin gaya blower demi lebih efisien. pendingin downdraft. Pendingin bergaya blower agaknya telah mencapai akhir masa pakainya, meskipun beberapa contoh masih dalam produksi untuk digunakan dalam sistem prebuilt dan SI.

Kartu grafis dengan desain blower memperpanjang selubung plastik di sekitar heatsink dan tidak meninggalkan celah antara PCB dan selubung di samping serta di bagian atas dan bawah kartu. Satu-satunya jalur udara adalah dipaksa melewati PCB menuju bagian belakang kartu grafis di mana terdapat lubang ventilasi yang ditempatkan secara strategis pada braket I / O. Sebuah kipas blower kecil menyedot udara di sekitarnya dan memaksanya dengan kecepatan tinggi melalui kartu yang dikeluarkan langsung dari bagian belakang kartu. Udara melewati heatsink terintegrasi dan komponen PCB saat melewati kartu, sehingga mendinginkan komponen yang bersentuhan dengannya.

Keuntungan utama dari pendingin bergaya blower adalah pembuatannya cukup murah dan oleh karena itu ditemukan pada banyak varian kartu grafis level awal termasuk sebagian besar desain referensi yang telah dirilis AMD dan Nvidia selama bertahun-tahun. Keuntungan lain dari pendingin bergaya blower adalah mereka mengeluarkan semua panasnya langsung dari casing alih-alih melepaskannya di dalam casing, sehingga memanaskan komponen lain seperti CPU Anda. Ini dapat sangat berguna terutama dalam kasus faktor bentuk kecil dan PC dengan sistem aliran udara yang tidak dikonfigurasi dengan benar.

Namun, kelemahan dari pendingin blower ada beberapa. Pendingin tipe blower bekerja keras dan panas, dan mereka cukup tidak efisien dalam pengoperasiannya. Rata-rata, varian gaya blower dari kartu grafis akan menghasilkan suhu yang jauh lebih tinggi daripada varian downdraft yang sebanding jika diuji dalam kondisi yang sama. Untuk mengimbangi kurangnya daya pendinginan ini, kartu blower harus menjalankan kipasnya pada kecepatan yang luar biasa tinggi. Hal ini menghasilkan profil kebisingan yang luar biasa tinggi yang oleh penggemar PC didefinisikan sebagai "mesin jet yang bersiap untuk lepas landas". Aman untuk dikatakan, Anda tidak akan mendapatkan kartu bergaya peniup jika Anda ingin bermain secara diam-diam.

Pendingin Downdraft Udara Terbuka

Gaya pendinginan downdraft atau "udara terbuka" sejauh ini merupakan solusi pendinginan paling umum dan paling umum yang digunakan dalam kartu grafis saat ini. Pendingin downdraft umumnya menawarkan kinerja termal dan akustik yang lebih baik daripada kartu jenis blower, tetapi ada beberapa hal yang perlu diingat saat menggunakan pendingin udara terbuka.

Pendingin udara terbuka atau downdraft menggunakan kipasnya untuk menghirup udara dari dalam casing PC Anda dan kemudian mendorongnya lurus ke bawah melalui heatsink logam besar untuk menghilangkan panas dari komponen. Pendingin udara terbuka disebut demikian karena selubung kipas yang relatif terbuka yang terbuka dari samping dan belakang, memungkinkan udara mengalir dengan bebas dari kartu ke bagian dalam casing serta bagian luar casing melalui lubang ventilasi. Konsep utama pendingin downdraft sama dengan pendingin jenis blower: Udara disedot oleh kipas dan didorong ke atas heatsink yang bersentuhan dengan komponen penghasil panas. Efisiensi yang digunakan pendingin udara terbuka atau downdraft untuk melakukan tugas ini seringkali jauh lebih besar daripada aplikasi gaya blower yang sebanding.

Keuntungan terbesar dari desain udara terbuka adalah peningkatan kinerja dibandingkan kartu bergaya blower. Pendingin ini mendorong sejumlah besar udara ke atas heatsink-nya, dan karenanya memaksimalkan pembuangan panas dari komponen internal kartu. Selain itu, heatsink itu sendiri seringkali berukuran jauh lebih besar karena konfigurasi 2,7 atau bahkan 3-slot yang terdapat pada kartu modern. Varian kelas menengah dari kartu grafis sering kali memiliki dua kipas, sedangkan varian premium hampir selalu memiliki tiga kipas untuk membantu memfasilitasi pembuangan panas. Kipas angin downdraft juga jauh lebih senyap dan lebih dapat diandalkan dibandingkan kipas gaya blower.

Ada beberapa kelemahan juga yang menyertai desain ini. Pertama, banyak pendingin gaya udara terbuka downdraft lebih mahal daripada varian blower dasar dalam hal rangkaian kartu grafis tertentu. Masalah signifikan lainnya dengan desain ini adalah semua udara panas dari GPU dibuang langsung ke casing Anda, yang dapat menyebabkan peningkatan suhu di komponen lain. Oleh karena itu, disarankan untuk memiliki aliran udara yang sangat baik di dalam casing dengan kipas yang dikonfigurasi dengan benar jika Anda ingin menggunakan pendingin downdraft. Sebaiknya hindari pendingin ini dalam wadah faktor bentuk kecil atau bentuk yang relatif kompak. Jika Anda menginginkan beberapa rekomendasi untuk file kasus aliran udara tinggi terbaik pada tahun 2021, Anda bisa mendapatkannya di sini.

Pendingin Ruang Uap

Vapor Chamber cooler jauh lebih jarang digunakan pada kartu grafis modern karena kompleksitasnya yang relatif tetapi masih merupakan solusi pendinginan yang menarik. Ruang uap adalah pelat tipis dan relatif datar yang digunakan untuk menyebarkan panas ke area permukaan yang luas. Biasanya, tumpukan sirip diterapkan langsung ke permukaan ruang uap untuk menambah luas permukaan dan meningkatkan pembuangan panas. Ruang uap itu sendiri adalah pelat tembaga berongga dan tertutup vakum. Ruang uap bersentuhan langsung dengan sumber panas, seperti GPU, yang dikenal sebagai evaporator dalam konfigurasi ini.

Saat evaporator dipanaskan, cairan di sumbu menguap menjadi gas. Gas panas kemudian mengembang untuk mengisi bagian dalam ruangan dan mencapai permukaan yang lebih dingin. Setelah kontak dengan permukaan yang lebih dingin, gas akan mengembun kembali, oleh karena itu permukaan yang lebih dingin disebut kondensor. Cairan kental kemudian dikembalikan ke evaporator melalui sumbu untuk melanjutkan siklus.

Meskipun logam seperti tembaga dan aluminium pandai menghantarkan panas, sering kali metode ini bukan metode yang paling efisien untuk melakukannya. Perubahan fasa adalah transisi dari satu bentuk materi ke materi lainnya, misalnya dari cair ke gas dan sebaliknya, dan jenis pendinginan yang menggunakan teknik ini dikenal sebagai pendinginan perubahan fasa. Ruang uap dapat mentransfer sejumlah besar energi panas dengan melalui perubahan fasa.

Sebagai alternatif, adalah mungkin untuk hanya menggunakan blok tembaga padat untuk melakukan tugas serupa tetapi desain itu akan jauh lebih berat dan lebih mahal untuk diproduksi daripada ruang uap berlubang. Ini juga akan lebih lambat dalam pengoperasiannya daripada ruang uap. Penurunan kecepatan perpindahan panas ini juga akan memengaruhi kinerja GPU karena akan menahan lebih banyak panas. Pipa panas adalah alternatif lain untuk pendinginan ruang uap dan pipa tersebut banyak digunakan dalam pendingin tipe udara terbuka downdraft yang disebutkan sebelumnya.

Yang Mana Yang Harus Anda Pilih?

Sementara ketiga pendingin memiliki pro dan kontra, pasti ada pilihan yang jelas dalam hal solusi pendinginan kartu grafis modern. Sebagian besar konsumen reguler akan lebih baik membeli pendingin gaya terbuka downdraft yang layak karena menawarkan yang terbaik untuk uang dalam hal kinerja termal sementara juga relatif terjangkau. Mitra AIB yang berbeda merilis beberapa model berbeda untuk satu GPU dan bahkan Nvidia dan AMD kini telah membuang pendingin bergaya blower demi pendingin udara terbuka yang jauh lebih efisien untuk kartu grafis generasi terbaru.

Ruang uap adalah aplikasi yang menarik dan unik, namun, penggunaan aktualnya dalam solusi pendinginan kartu grafis modern cukup jarang saat ini. Mereka digunakan dalam kartu grafis referensi AMD untuk beberapa waktu bersama dengan pendingin bergaya blower, tetapi tidak pernah benar-benar lepas landas dari sana untuk menjadi solusi pendinginan arus utama. Pendingin bergaya Blower juga mendekati akhir masa pakainya karena semakin banyak mitra AIB yang merilis varian kartu grafis udara terbuka yang terjangkau dengan kinerja pendinginan dan akustik yang sangat baik dengan harga yang terjangkau.

Namun, ada satu area di mana pendingin bergaya blower masih lazim. Integrator sistem skala besar atau SI seperti Dell, HP, dan Lenovo menggunakan gaya pendinginan ini untuk kartu grafis mereka karena ini adalah unit yang relatif murah untuk diperoleh dan mengeluarkan semua panas langsung di luar casing sehingga bagian dalam casing tidak tidak semakin memanas dengan penggunaan kartu grafis. Pembeli prebuilt sering tidak terlalu peduli dengan suhu dan akustik kartu grafis mereka, jadi aplikasi ini sangat cocok untuk ekosistem prebuilt. Sedangkan untuk pembuat PC DIY pada tahun 2021, mereka harus tetap menggunakan pendingin udara terbuka karena memiliki banyak keuntungan dan semakin murah dan lebih baik dari hari ke hari.