Vapor Chamber, Downdraft และ Blower Style Graphics Card Cooling - อธิบาย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราได้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากในประสิทธิภาพของกราฟิกการ์ดทั้งในเกมและแอพพลิเคชั่นระดับมืออาชีพ ด้วยการปรับปรุงสถาปัตยกรรมและส่วนประกอบภายในการ์ดแสดงผลจึงทำงานได้เร็วขึ้นกว่าที่เคยและสามารถจัดการงานที่มีความต้องการมากที่สุดที่ใคร ๆ ก็สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน การปรับปรุงทั้งหมดนี้ช่วยให้การ์ดแสดงผลที่ทันสมัยสามารถรองรับงานที่มีความต้องการสูงเช่นเกม 8K และ 4K ที่อัตราการรีเฟรชสูง

การปรับปรุงเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นหากปราศจากส่วนแบ่งข้อเสียที่ยุติธรรม สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือการเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณในการดึงกำลังที่เราได้เห็นในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา การใช้พลังงานของกราฟิกการ์ดสำหรับเล่นเกมเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ แต่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาซึ่งนำไปสู่กราฟิกการ์ดในปัจจุบันที่มีคะแนน TDP มากกว่า 300 วัตต์ (ค่อนข้างแตกต่างจากการให้คะแนน TBP ที่โฆษณา). ในความเป็นจริงการดึงพลังงานโดยเฉลี่ยของกราฟิกการ์ดในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาแสดงให้เห็นถึงรูปแบบที่น่าสนใจ การใช้พลังงานของการ์ดมีมากในช่วงต้นทศวรรษเนื่องจากสถาปัตยกรรมที่ไม่มีประสิทธิภาพ แต่หลังจากนั้นการ์ดกราฟิกส่วนใหญ่ก็มีประสิทธิภาพมากขึ้นในงานของพวกเขา ปัจจุบันเราได้เห็นการเพิ่มขึ้นของพลังเฉลี่ยในการดึงจำนวนกราฟิกการ์ด

จริงอยู่ที่การ์ดในปัจจุบันมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อห้าปีก่อนมาก แต่ก็ยังต้องการพลังโดยเฉลี่ยจากกำแพงมากกว่าการ์ดรุ่นเก่า พลังทั้งหมดนี้ไปที่แกนกลางช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการ์ดได้อย่างแน่นอน แต่ยังเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของ GPU ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องควบคุมอย่างแน่นอน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราต้องใส่คูลเลอร์ที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ บนกราฟิกการ์ดเพื่อต่อสู้กับปัญหานี้

การปรับปรุงในการทำความเย็น

ด้วยการดึงพลังงานที่เพิ่มขึ้นและเอาต์พุตความร้อนที่เพิ่มขึ้นในเวลาต่อมาผู้ผลิตการ์ดแสดงผลจึงต้องปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์เพื่อเอาชนะปัญหานี้ Gone เป็นการ์ดจอขนาดเล็กที่โอชะที่สามารถระบายความร้อนได้ด้วยฮีทซิงค์ขนาดเล็กเพียงตัวเดียว ในอดีตแม้แต่กราฟิกการ์ดระดับไฮเอนด์ก็มีพัดลมตัวเดียวเหนือฮีทซิงค์ขนาดเล็กและนั่นก็เพียงพอแล้วที่จะกระจายความร้อนออกจากการ์ดนั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทุกวันนี้เราไม่สามารถนึกถึงกราฟิกการ์ดระดับกลางหรือระดับไฮเอนด์ที่สมเหตุสมผลที่จะระบายความร้อนโดยใช้การกำหนดค่าพัดลมตัวเดียว

กราฟิกการ์ดในปัจจุบันมีฮีทซิงค์ 3 ช่องขนาดใหญ่พร้อมพัดลมขนาดใหญ่ที่มีพัดลม 3 ตัวเกือบตลอดเวลา แม้ว่ารุ่นพัดลมคู่จะเป็นที่แพร่หลายในตลาด แต่พวกเขาก็พยายามที่จะรักษาอุณหภูมิไว้เพื่อตรวจสอบการ์ดใด ๆ ที่มีพลังงานมากพอสมควร การ์ดแสดงผลรุ่นใหม่ระดับไฮเอนด์ส่วนใหญ่ยังมีฮีตไปป์ทองแดงชุบนิกเกิลเจ็ดหรือแปดท่อที่ระบายความร้อนออกจากส่วนประกอบที่สร้างความร้อนและกระจายออกไปอย่างเท่าเทียมกันผ่านแผงฮีทซิงค์ เทคโนโลยีพัดลมยังมาไกลมากโดยพัดลมสมัยใหม่มีเซ็นเซอร์หลายตัวที่ปรับเปลี่ยนพฤติกรรมตามอุณหภูมิของ GPU

ดังนั้นจึงค่อนข้างน่าสนใจที่จะเปรียบเทียบโซลูชันการระบายความร้อนที่ใช้โดยกราฟิกการ์ดในอดีตกับที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

วิธีการต่างๆในการทำความเย็น

โดยรวมแล้วมี 3 วิธีหลักในการระบายความร้อนที่ใช้โดยกราฟิกการ์ดสมัยใหม่นั่นคือการระบายความร้อนแบบโบลเวอร์การระบายความร้อนแบบลอยตัวแบบเปิดโล่งและการระบายความร้อนด้วยห้องไอ ต่อไปนี้เป็นข้อดีข้อเสียของแต่ละข้อ

โบลเวอร์สไตล์คูลเลอร์

เครื่องทำความเย็นแบบเป่าลมเป็นรูปแบบการระบายความร้อนขั้นพื้นฐานที่สุดและเป็นรูปแบบการระบายความร้อนแบบแบร์โบนส่วนใหญ่ที่พบในกราฟิกการ์ดในปัจจุบัน นอกจากนี้ยังเป็นเครื่องทำความเย็นที่ถูกที่สุดในการผลิตดังนั้นจึงให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่แย่ที่สุดจากวิธีการต่างๆในการระบายความร้อนการ์ดแสดงผล เครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์เป็นเครื่องทำความเย็นที่ Nvidia และ AMD ใช้สำหรับกราฟิกการ์ดออกแบบอ้างอิงมาเป็นเวลานานอย่างไรก็ตามสำหรับกราฟิกการ์ดรุ่นล่าสุดทั้งผู้ผลิตได้ทิ้งตัวระบายความร้อนแบบโบลเวอร์เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น downdraft คูลเลอร์ เครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์น่าจะหมดอายุการใช้งานแล้วแม้ว่าบางตัวอย่างยังคงอยู่ในระหว่างการผลิตเพื่อใช้ในระบบที่สร้างไว้ล่วงหน้าและระบบ SI

กราฟิกการ์ดที่มีการออกแบบโบลเวอร์จะขยายพลาสติกห่อหุ้มรอบ ๆ ฮีทซิงค์และไม่ให้มีช่องว่างระหว่าง PCB และผ้าห่อศพที่ด้านข้างตลอดจนด้านบนและด้านล่างของการ์ด ทางเดินเดียวสำหรับอากาศจะถูกบังคับให้ตรงผ่าน PCB ไปทางด้านหลังของกราฟิกการ์ดซึ่งมีรูระบายอากาศที่วางไว้อย่างเหมาะสมบนโครงยึด I / O พัดลมเป่าลมขนาดเล็กตัวเดียวจะดูดอากาศโดยรอบและบังคับด้วยความเร็วสูงผ่านการ์ดซึ่งถูกขับออกจากด้านหลังของการ์ดโดยตรง อากาศจะไหลผ่านฮีทซิงค์ในตัวและส่วนประกอบ PCB ในขณะที่ไหลผ่านการ์ดจึงทำให้ส่วนประกอบต่างๆที่สัมผัสด้วยนั้นเย็นลง

ข้อได้เปรียบหลักของการระบายความร้อนแบบโบลเวอร์คือการผลิตค่อนข้างถูกดังนั้นจึงพบได้ในกราฟิกการ์ดระดับเริ่มต้นหลายรุ่นรวมถึงการออกแบบอ้างอิงส่วนใหญ่ที่ AMD และ Nvidia ได้เปิดตัวในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ข้อดีอีกอย่างของเครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์คือไล่ความร้อนทั้งหมดออกจากเคสโดยตรงแทนที่จะปล่อยเข้าไปในเคสซึ่งจะทำให้ส่วนประกอบอื่น ๆ เช่น CPU ของคุณร้อนขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในเคสขนาดเล็กและพีซีที่มีระบบการไหลเวียนของอากาศที่กำหนดค่าไม่ถูกต้อง

อย่างไรก็ตามข้อเสียของโบลเวอร์คูลเลอร์มีหลายประการ เครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์ทำงานดังและร้อนและค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพในการทำงาน โดยเฉลี่ยแล้วกราฟิกการ์ดรูปแบบโบลเวอร์จะให้อุณหภูมิที่สูงกว่ารูปแบบ downdraft ที่เทียบเคียงกันได้มากหากผ่านการทดสอบภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน เพื่อชดเชยการขาดพลังในการระบายความร้อนนี้การ์ดโบลเวอร์ต้องทำงานพัดลมด้วยความเร็วสูงเป็นพิเศษ ส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนที่สูงอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งผู้ที่ชื่นชอบพีซีตัวยงให้คำจำกัดความว่า พูดได้อย่างปลอดภัยคุณจะไม่ได้รับการ์ดสไตล์โบลเวอร์หากคุณต้องการเล่นเกมแบบลอบเร้น

Open-Air Downdraft Cooler

รูปแบบการระบายความร้อนแบบ downdraft หรือแบบ“ เปิดโล่ง” ถือเป็นวิธีการระบายความร้อนที่ได้รับความนิยมมากที่สุดและเป็นโซลูชันการระบายความร้อนที่ใช้กันทั่วไปในกราฟิกการ์ดในปัจจุบัน โดยทั่วไปเครื่องทำความเย็น Downdraft จะให้ประสิทธิภาพในการระบายความร้อนและอะคูสติกที่ดีกว่าการ์ดแบบโบลเวอร์ แต่มีบางสิ่งที่ต้องคำนึงถึงในขณะที่ใช้เครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่ง

Downdraft หรือเครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งใช้พัดลมดูดอากาศจากด้านในเคสพีซีของคุณจากนั้นดันลงไปตรงผ่านฮีทซิงค์โลหะขนาดใหญ่เพื่อกระจายความร้อนออกจากส่วนประกอบ เครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งถูกเรียกว่าเนื่องจากฝาครอบพัดลมที่ค่อนข้างเปิดซึ่งเปิดจากด้านข้างและด้านหลังทำให้อากาศไหลผ่านได้อย่างอิสระจากการ์ดไปยังด้านในของเคสและด้านนอกของเคสผ่าน รูระบายอากาศ แนวคิดหลักของเครื่องทำความเย็นแบบ downdraft นั้นเหมือนกับเครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์: อากาศจะถูกดูดโดยพัดลมและดันไปที่ฮีทซิงค์ซึ่งทำให้สัมผัสกับส่วนประกอบที่สร้างความร้อน ประสิทธิภาพที่เครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งหรือแบบ downdraft ทำงานนี้มักจะมากกว่าการใช้งานในรูปแบบโบลเวอร์ที่เทียบเคียงกันได้

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของการออกแบบแบบเปิดโล่งคือประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่าการ์ดสไตล์โบลเวอร์ เครื่องทำความเย็นเหล่านี้จะดันอากาศจำนวนมากเหนือฮีทซิงค์ของพวกเขาดังนั้นจึงเพิ่มการกระจายความร้อนจากส่วนประกอบภายในของการ์ดให้มากที่สุด ยิ่งไปกว่านั้นฮีทซิงค์เองมักจะมีขนาดที่ใหญ่กว่ามากเนื่องจากมีการกำหนดค่า 2.7 หรือ 3-slot ที่พบในการ์ดสมัยใหม่กราฟิกการ์ดระดับกลางมักมีพัดลมสองตัวในขณะที่รุ่นพรีเมี่ยมมักจะมีพัดลมสามตัวเพื่อช่วย อำนวยความสะดวกในการกระจายความร้อน พัดลมแบบ downdraft ยังเงียบกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าพัดลมแบบโบลเวอร์

มีข้อเสียอยู่สองสามประการเช่นกันที่มาพร้อมกับการออกแบบนี้ ประการแรกคูลเลอร์สไตล์โอเพ่นแอร์ของ downdraft จำนวนมากมีราคาแพงกว่าตัวเป่าลมพื้นฐานเมื่อพูดถึงกลุ่มผลิตภัณฑ์กราฟิกการ์ดโดยเฉพาะ ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งของการออกแบบนี้คืออากาศร้อนจาก GPU ทั้งหมดจะถูกทิ้งลงในเคสของคุณโดยตรงซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบอื่น ๆ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้นขอแนะนำให้มีการไหลเวียนของอากาศที่ดีเยี่ยมภายในเคสพร้อมพัดลมที่กำหนดค่าไว้อย่างเหมาะสมหากคุณต้องการใช้ตัวระบายความร้อนแบบ downdraft วิธีที่ดีที่สุดคือหลีกเลี่ยงเครื่องทำความเย็นเหล่านี้ในเคสฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กหรือโครงสร้างที่ค่อนข้างกะทัดรัด หากคุณต้องการคำแนะนำสำหรับไฟล์ เคสกระแสลมแรงสูงที่ดีที่สุดในปี 2564คุณสามารถหาได้ที่นี่

Vapor Chamber Cooler

เครื่องทำความเย็นแบบ Vapor Chamber นั้นพบได้น้อยกว่าในกราฟิกการ์ดสมัยใหม่เนื่องจากมีความซับซ้อนสัมพัทธ์ แต่ก็ยังคงเป็นโซลูชันการระบายความร้อนที่น่าสนใจ ห้องไอเป็นแผ่นบาง ๆ ที่ค่อนข้างแบนซึ่งใช้ในการกระจายความร้อนไปทั่วพื้นที่ผิวกว้าง โดยปกติสแต็กครีบจะถูกนำไปใช้โดยตรงกับพื้นผิวของห้องไอเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและปรับปรุงการกระจายความร้อน ห้องไอเป็นแผ่นทองแดงกลวงที่ปิดผนึกด้วยสุญญากาศ ห้องไอสัมผัสโดยตรงกับแหล่งความร้อนเช่น GPU ซึ่งเรียกว่าเครื่องระเหยในการกำหนดค่านี้

เมื่อเครื่องระเหยได้รับความร้อนของเหลวในไส้ตะเกียงจะระเหยกลายเป็นก๊าซ จากนั้นก๊าซร้อนจะขยายตัวจนเต็มภายในห้องและถึงพื้นผิวที่เย็นกว่า เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่าก๊าซจะควบแน่นอีกครั้งดังนั้นพื้นผิวที่เย็นกว่าจึงเรียกว่าคอนเดนเซอร์ จากนั้นของเหลวที่ควบแน่นจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องระเหยผ่านไส้ตะเกียงเพื่อดำเนินการต่อไป

แม้ว่าโลหะเช่นทองแดงและอลูมิเนียมจะนำความร้อนได้ดี แต่ก็มักจะไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการทำเช่นนั้น การเปลี่ยนเฟสเป็นการเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเช่นจากของเหลวเป็นก๊าซและในทางกลับกันประเภทของการทำความเย็นที่ใช้เทคนิคนี้เรียกว่าการทำความเย็นแบบเปลี่ยนเฟส ห้องไอสามารถถ่ายเทพลังงานความร้อนจำนวนมากได้โดยผ่านการเปลี่ยนเฟส

อีกวิธีหนึ่งเป็นไปได้ที่จะใช้บล็อกทองแดงแข็งเพื่อทำงานที่คล้ายกัน แต่การออกแบบนั้นจะมีน้ำหนักมากและมีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่าห้องไอกลวง นอกจากนี้ยังจะทำงานช้ากว่าห้องไอ การลดความเร็วในการถ่ายเทความร้อนนี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของ GPU เช่นกันเนื่องจากจะเก็บความร้อนได้มากขึ้น ท่อระบายความร้อนเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการทำความเย็นในห้องไอและใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งของ downdraft ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้

คุณควรเลือกอันไหน?

ในขณะที่คูลเลอร์ทั้งสามมีข้อดีข้อเสีย แต่ก็มีทางเลือกที่ชัดเจนเมื่อพูดถึงโซลูชันการระบายความร้อนของการ์ดแสดงผลที่ทันสมัย ผู้บริโภคทั่วไปส่วนใหญ่จะดีกว่าหากซื้อเครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งแบบ downdraft ที่เหมาะสมเนื่องจากให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีที่สุดในขณะที่ยังมีราคาไม่แพงอีกด้วย พันธมิตร AIB ที่แตกต่างกันออกรุ่นที่แตกต่างกันหลายรุ่นสำหรับ GPU ตัวเดียวและแม้กระทั่ง Nvidia และ AMD ก็ได้ทิ้งคูลเลอร์สไตล์โบลเวอร์เพื่อรองรับการระบายความร้อนแบบเปิดโล่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับกราฟิกการ์ดรุ่นล่าสุด

Vapor chambers เป็นแอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจและไม่เหมือนใครอย่างไรก็ตามการใช้งานจริงในโซลูชันการระบายความร้อนของกราฟิกการ์ดสมัยใหม่นั้นค่อนข้างแปลกในปัจจุบัน การ์ดเหล่านี้ถูกใช้ในกราฟิกการ์ดอ้างอิงของ AMD เป็นระยะเวลาหนึ่งร่วมกับตัวระบายความร้อนแบบโบลเวอร์ แต่ไม่เคยนำออกจากที่นั่นมาเป็นโซลูชันการระบายความร้อนหลัก เครื่องทำความเย็นแบบโบลเวอร์กำลังใกล้จะสิ้นสุดอายุการใช้งานเนื่องจากพันธมิตร AIB จำนวนมากขึ้นกำลังปล่อยกราฟิกการ์ดแบบเปิดโล่งราคาไม่แพงพร้อมประสิทธิภาพการระบายความร้อนและอะคูสติกที่ยอดเยี่ยมในราคาที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตามมีพื้นที่หนึ่งที่เครื่องทำความเย็นแบบเป่าลมยังคงแพร่หลายอยู่ ผู้ติดตั้งระบบขนาดใหญ่หรือ SI เช่น Dell, HP และ Lenovo ใช้รูปแบบการระบายความร้อนนี้สำหรับกราฟิกการ์ดของพวกเขาเนื่องจากเป็นหน่วยที่ค่อนข้างถูกที่จะได้รับและจะไล่ความร้อนทั้งหมดออกไปนอกเคสโดยตรงดังนั้นด้านในของเคสจึงทำ ไม่ร้อนขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อใช้กราฟิกการ์ด ผู้ซื้อที่สร้างไว้ล่วงหน้ามักไม่สนใจเกี่ยวกับอุณหภูมิและเสียงของการ์ดแสดงผลมากนักดังนั้นแอปพลิเคชั่นนี้จึงเหมาะสำหรับระบบนิเวศที่สร้างไว้ล่วงหน้า สำหรับผู้สร้างพีซี DIY ในปี 2564 พวกเขาควรยึดติดกับเครื่องทำความเย็นแบบเปิดโล่งเนื่องจากมีข้อดีหลายประการและมีราคาถูกลงและดีขึ้นทุกวัน