Зачем нужна термопаста и как она влияет на эффективность охлаждения CPU? Тестируем 5 термопаст: Aerocool, КПТ-8, Cooler Master и Arctic Cooling MX-2
Каждый человек, когда-либо решивший собственноручно собрать компьютер (или хорошенько почистить уже имеющуюся систему), не мог не столкнуться с такой субстанцией в месте кулера и крышки процессора, как термопаста. В зависимости от ситуации и конкретной системы знакомство это могло быть и позитивным, и негативным. Но можно сказать наверняка, что без него не обошлось. Ведь ни одна система, будь то самая простая и энергоэффективная либо сверхмощная, не обходится без термопасты. Но зачем же она нужна и каково ее влияние на эффективность охлаждения кулера? С этим мы и попробуем разобраться в данном материале.
Теплопроводный интерфейс или термопаста – зачем он нужен?
В зависимости от охлаждаемых элементов, их вида и используемой системы охлаждения, теплопроводные интерфейсы могут быть разными. Сейчас мы не будем рассматривать все их разнообразие, а поговорим лишь о том единственном типе, который применяется в ПК и ноутбуках чаще всего – так называемой термопасте.
Как известно, поверхность охлаждаемого элемента, будь то теплораспределительная крышка процессора или, как в старых моделях, «голая» кремниевая пластина, не идеальна. Даже отполированная до зеркального блеска подошва кулера будет иметь, пусть и заметные только под микроскопом, выступы и впадины, называющиеся в целом «шероховатостью» поверхности. Технически это понятие определяет совокупность неровностей и их шаг на определенной длине. Измеряется оно в микронах – величине, невидимой на глаз. Повторим, что даже отполированная до зеркального блеска поверхность имеет свое значение шероховатости. Что уж говорить о поверхностях, сформированных фрезой, таких, например, как подошва кулера, где тепловые трубки контактируют с крышкой процессора напрямую. Крышки процессора, кстати, не полируются никогда…
Ну а максимальный коэффициент передачи тепла от охлаждаемого элемента охлаждающему будет достигнут только при контакте поверхностей на 100% площади. При нормальных условиях понятие шероховатости исключает такую возможность: сколь бы гладкими на вид ни были соприкасающиеся поверхности, в месте контакта между ними останутся невидимые зазоры-микропоры, серьезно уменьшающие площадь соприкосновения. Именно для заполнения этих зазоров и пор применяются теплопроводные пасты.
Расхожим заблуждением является то, что термопаста должна составлять сплошную прослойку между охлаждаемой поверхностью и поверхностью кулера. Теплопроводность любой, даже самой лучшей и качественной пасты, гораздо ниже, чем у напрямую контактирующих поверхностей. Поэтому используя пасту нужно стремиться к тому, чтобы она выполняла именно то, для чего предназначена – заполняла образовавшиеся микропоры в местах контакта, но не составляла прослойку между той же крышкой процессора и подошвой кулера.
Прослойка может образоваться и допустима только в одном случае – при значительном отклонении от плоскости одной или обеих соприкасающихся поверхностей. Тогда слой пасты все же намного лучше, чем воздушный зазор, однако эффективность системы охлаждения при таком контакте будет ниже. С другой стороны, при таком развитии событий качество термоинтерфейса будет оказывать еще большее влияние на эффективность охлаждения, нежели при идеальных условиях.
Кроме главного свойства – коэффициента теплопроводности, у термопаст есть еще одна важная характеристика – диапазон рабочих температур. Дело в том, что экстремальные системы охлаждения могут создавать отрицательные температуры, что значительно повышает возможности разгона охлаждаемых полупроводников, но не все составы могут эффективно работать в таких условиях. Так что любителям жидкого азота и систем охлаждения, основанных на принципе фазового перехода, нужно обращать внимание еще и на этот момент.
Кроме этого, составы различаются еще по легкости нанесения и удаления. Существуют чрезвычайно трудно удаляемые термоинтерфейсы, такие как, например, «жидкий металл». Поэтому в данном мини-обзоре и в дальнейшем мы будем обращать внимание и на этот аспект.
Что ж, разобравшись, зачем вообще существуют и необходимы термопасты, посмотрим на доступные нам образцы их особенности.
Aerocool Baraf
Компания Aerocool считается серьезным игроком на рынке корпусов и блоков питания, но ее решения для охлаждения CPU, скажем прямо, не очень известны. Не так давно мы рассмотрели линейку процессорных кулеров Aerocool – все шесть моделей. Кроме того, производитель выпускает и термопасту под собственным брендом, именуемую Baraf.
На официальном сайте производитель сообщает подробнейшие характеристики термоинтерфейса. Такие как теплопроводность, тепловое сопротивление, плотность, вязкость, индекс тиксотропности и даже состав. Диапазон рабочих температур пасты колеблется от -30 до 280 ˚С. Собственно, этого диапазона вполне достаточно. Достичь максимального предела получится только с помощью электронагревателя, но никак не процессора, а нижний вполне реален при охлаждении даже жидким азотом. Снизить температуру процессора ниже минус 30 ˚С крайне сложно даже таким способом.
По консистенции пасту Baraf можно сравнить с нежирной сметаной.
Она легко наносится и распределяется по поверхности крышки процессора, хорошо заполняя все поры и неровности, а также без труда удаляется сухой ветошью. Цвет состава серебристый. Производитель заявляет, что Baraf совершенно не проводит электрический ток, а значит абсолютно безопасна для всех компонентов компьютера, на контакты которых она может попасть по неосторожности пользователя при нанесении.
Arctic Silver Céramique
Компания Arctic Silver – достаточно известный производитель различных теплопроводных составов. Весьма примечательно, что это ее основная специализация. В данном случае мы будем иметь дело с составом Arctic Silver Céramique.
Эта паста белого цвета имеет очень вязкую консистенцию, поэтому для ее равномерного распределения по крышке процессора нужно приложить немало усилий. Для получения однородного тонкого слоя интерфейс нужно буквально растирать по поверхности. Нетерпеливый пользователь, не сумев быстро размазать малую дозу Céramique, скорее всего, нанесет ее слишком много, что чревато ощутимым снижением эффективности. Зато паста достаточно легко удаляется с металла с помощью ветоши или салфеток без какой-либо химии, хотя производитель рекомендует использовать для этого изопропиловый спирт. При этом производитель отмечает, что во время работы состав разжижается, благодаря чему его частицы полностью заполняют все неровности и микропоры. Учитывая данный факт, до того, как паста начнет работать с должной эффективностью, её необходимо хорошо «прогреть», чтобы она расплавилась и заполнила все поры контактирующих поверхностей.
Céramique позиционируется как крайне стабильная в плане сохранения однородности состава и свойств при многократных циклах нагрева, охлаждения и даже замораживания. Весьма примечательно, что минимальная температура долговременного использования состава составляет -150 С. Это гораздо меньше температуры возникновения эффекта «колд баг» всех современных процессоров, поэтому Arctic Silver Céramique отлично подходит для экспериментов с жидким азотом. Данный факт был проверен во время чемпионата по разгону TECHLABS OVERCLOCKING, когда тестовые системы охлаждались жидким азотом до -80…-100 градусов по Цельсию именно с этим термоинтерфейсом. При этом верхний температурный предел составляет 125 С, и по этому поводу комментарии, думается, излишни.
Швейцарская компания Arctic Cooling является известным производителем различных систем охлаждения, компьютерных корпусов, блоков питания и, конечно же, теплопроводных составов. В данном тестировании участвовала паста Arctic Cooling MX-2.
Интерфейс имеет серый цвет и негустую консистенцию, благодаря чему MX-2 очень легко наносится на процессор и еще проще удаляется впоследствии.
Никаких данных о температурном диапазоне, при котором состав сохраняет свои свойства, производитель не сообщает, что в некоторых случаях может стать ощутимым минусом.
Cooler Master
Данный теплопроводный состав поставляется вместе с процессорными кулерами Cooler Master. Никаких сведений о пасте производитель не сообщает. Состав имеет серый цвет и достаточно жидкую консистенцию, благодаря чему легко наносится и удаляется с крышки процессора.
Кремнийорганическая термопаста КПТ-8
Эта термопаста – живая легенда.
Разработана она была еще в СССР и широко применялась в военной и бытовой радиоэлектронике. Надо отдать должное, «та» паста по своим реальным характеристикам значительно превосходила недорогие «импортные» интерфейсы. Однако, во-первых, прогресс не стоит на месте, а во-вторых, КПТ-8, производимая сегодня для бытовых нужд, уже совсем не та, что была раньше. Так, свободно доступная на любом радиорынке КПТ-8 ЗАО «Химтек» тем, кто видел «ту» КПТ-8, скорее напомнит дешевую подделку. Интерфейс пахнет нефтепродуктами (похоже, керосином), имеет цвет и консистенцию очень густой сметаны, легко наносится, но достаточно трудно удаляется как с металлических поверхностей, так и с кремниевых пластин. Кстати, на КПТ-8 существует ГОСТ 19783-74, где, естественно, прописано все, в том числе и состав. Пахнуть керосином там нечему, что наводит на размышления о реальном составе участвующей в тестировании смеси.
Тестирование
Тестирование термопаст осуществлялось на стенде следующей конфигурации:
- процессор: Intel Core i5-7600К, 4200 МГ, LGA 1151;
- кулер Aerocool Verkho 5;
- материнская плата: ASRock Z270 Extreme4, Intel Z270;
- оперативная память: 2х4 GB, Geil Dragon RAM PC4-24000;
- блок питания: Aerocool Templarius Imperator 1150W;
- шасси: Cooler Master LAB.
Для охлаждения процессора Intel Core i5-7600К применялся кулер Aerocool Verkho 5. Данная модель является флагманской у производителя, в основе её лежат пять тепловых трубок диаметром 6 мм, контактирующих с крышкой процессора напрямую, без каких-либо посредников типа медных пластин, что исключает лишние барьеры для передачи тепла трубкам.
Экстремальная нагрузка на процессор создавалась при помощи теста Linpack 64 bit, запускаемого с помощью оболочки LinX. Реальные приложения вряд ли смогут когда-либо разогреть процессор настолько, насколько это может сделать Linpack, поэтому полученную с помощью теста температуру можно считать максимально возможной. Фиксировалась пиковая температура самого разогретого ядра процессора. Комнатная температура во время тестирования составляла 26° С.
Результаты тестирования получились следующими.
Заключение
Как видно из диаграммы, вид и качество используемой термопасты могут оказывать весьма значительное влияние на эффективность охлаждения компьютера. Причем настолько значительное, что не самый лучший термоинтерфейс может привести к тому, что эффективность охлаждения флагманского кулера линейки будет на уровне решений среднего или даже нижнего ценового диапазона.
Такую картину мы видим при использовании той же КПТ-8. Недалеко от нее ушел и состав Cooler Master. Лидером оказался термоинтерфейс Arctic Cooling MX-2, которому Aerocool Baraf проиграла всего один градус Цельсия, а самая дорогая и неудобная в использовании Arctic Silver Céramique проиграла уже два градуса. Так что по совокупности всех факторов победителем из нашего теста выходит Aerocool Baraf, имеющая оптимальное соотношение цена/качество.
Теплопроводный интерфейс или термопаста – зачем он нужен?
В зависимости от охлаждаемых элементов, их вида и используемой системы охлаждения, теплопроводные интерфейсы могут быть разными. Сейчас мы не будем рассматривать все их разнообразие, а поговорим лишь о том единственном типе, который применяется в ПК и ноутбуках чаще всего – так называемой термопасте.
Как известно, поверхность охлаждаемого элемента, будь то теплораспределительная крышка процессора или, как в старых моделях, «голая» кремниевая пластина, не идеальна. Даже отполированная до зеркального блеска подошва кулера будет иметь, пусть и заметные только под микроскопом, выступы и впадины, называющиеся в целом «шероховатостью» поверхности. Технически это понятие определяет совокупность неровностей и их шаг на определенной длине. Измеряется оно в микронах – величине, невидимой на глаз. Повторим, что даже отполированная до зеркального блеска поверхность имеет свое значение шероховатости. Что уж говорить о поверхностях, сформированных фрезой, таких, например, как подошва кулера, где тепловые трубки контактируют с крышкой процессора напрямую. Крышки процессора, кстати, не полируются никогда…
Ну а максимальный коэффициент передачи тепла от охлаждаемого элемента охлаждающему будет достигнут только при контакте поверхностей на 100% площади. При нормальных условиях понятие шероховатости исключает такую возможность: сколь бы гладкими на вид ни были соприкасающиеся поверхности, в месте контакта между ними останутся невидимые зазоры-микропоры, серьезно уменьшающие площадь соприкосновения. Именно для заполнения этих зазоров и пор применяются теплопроводные пасты.
Расхожим заблуждением является то, что термопаста должна составлять сплошную прослойку между охлаждаемой поверхностью и поверхностью кулера. Теплопроводность любой, даже самой лучшей и качественной пасты, гораздо ниже, чем у напрямую контактирующих поверхностей. Поэтому используя пасту нужно стремиться к тому, чтобы она выполняла именно то, для чего предназначена – заполняла образовавшиеся микропоры в местах контакта, но не составляла прослойку между той же крышкой процессора и подошвой кулера.
Прослойка может образоваться и допустима только в одном случае – при значительном отклонении от плоскости одной или обеих соприкасающихся поверхностей. Тогда слой пасты все же намного лучше, чем воздушный зазор, однако эффективность системы охлаждения при таком контакте будет ниже. С другой стороны, при таком развитии событий качество термоинтерфейса будет оказывать еще большее влияние на эффективность охлаждения, нежели при идеальных условиях.
Кроме главного свойства – коэффициента теплопроводности, у термопаст есть еще одна важная характеристика – диапазон рабочих температур. Дело в том, что экстремальные системы охлаждения могут создавать отрицательные температуры, что значительно повышает возможности разгона охлаждаемых полупроводников, но не все составы могут эффективно работать в таких условиях. Так что любителям жидкого азота и систем охлаждения, основанных на принципе фазового перехода, нужно обращать внимание еще и на этот момент.
Кроме этого, составы различаются еще по легкости нанесения и удаления. Существуют чрезвычайно трудно удаляемые термоинтерфейсы, такие как, например, «жидкий металл». Поэтому в данном мини-обзоре и в дальнейшем мы будем обращать внимание и на этот аспект.
Что ж, разобравшись, зачем вообще существуют и необходимы термопасты, посмотрим на доступные нам образцы их особенности.
Aerocool Baraf
Компания Aerocool считается серьезным игроком на рынке корпусов и блоков питания, но ее решения для охлаждения CPU, скажем прямо, не очень известны. Не так давно мы рассмотрели линейку процессорных кулеров Aerocool – все шесть моделей. Кроме того, производитель выпускает и термопасту под собственным брендом, именуемую Baraf.
На официальном сайте производитель сообщает подробнейшие характеристики термоинтерфейса. Такие как теплопроводность, тепловое сопротивление, плотность, вязкость, индекс тиксотропности и даже состав. Диапазон рабочих температур пасты колеблется от -30 до 280 ˚С. Собственно, этого диапазона вполне достаточно. Достичь максимального предела получится только с помощью электронагревателя, но никак не процессора, а нижний вполне реален при охлаждении даже жидким азотом. Снизить температуру процессора ниже минус 30 ˚С крайне сложно даже таким способом.
По консистенции пасту Baraf можно сравнить с нежирной сметаной.
Она легко наносится и распределяется по поверхности крышки процессора, хорошо заполняя все поры и неровности, а также без труда удаляется сухой ветошью. Цвет состава серебристый. Производитель заявляет, что Baraf совершенно не проводит электрический ток, а значит абсолютно безопасна для всех компонентов компьютера, на контакты которых она может попасть по неосторожности пользователя при нанесении.
Arctic Silver Céramique
Компания Arctic Silver – достаточно известный производитель различных теплопроводных составов. Весьма примечательно, что это ее основная специализация. В данном случае мы будем иметь дело с составом Arctic Silver Céramique.
Эта паста белого цвета имеет очень вязкую консистенцию, поэтому для ее равномерного распределения по крышке процессора нужно приложить немало усилий. Для получения однородного тонкого слоя интерфейс нужно буквально растирать по поверхности. Нетерпеливый пользователь, не сумев быстро размазать малую дозу Céramique, скорее всего, нанесет ее слишком много, что чревато ощутимым снижением эффективности. Зато паста достаточно легко удаляется с металла с помощью ветоши или салфеток без какой-либо химии, хотя производитель рекомендует использовать для этого изопропиловый спирт. При этом производитель отмечает, что во время работы состав разжижается, благодаря чему его частицы полностью заполняют все неровности и микропоры. Учитывая данный факт, до того, как паста начнет работать с должной эффективностью, её необходимо хорошо «прогреть», чтобы она расплавилась и заполнила все поры контактирующих поверхностей.
Céramique позиционируется как крайне стабильная в плане сохранения однородности состава и свойств при многократных циклах нагрева, охлаждения и даже замораживания. Весьма примечательно, что минимальная температура долговременного использования состава составляет -150 С. Это гораздо меньше температуры возникновения эффекта «колд баг» всех современных процессоров, поэтому Arctic Silver Céramique отлично подходит для экспериментов с жидким азотом. Данный факт был проверен во время чемпионата по разгону TECHLABS OVERCLOCKING, когда тестовые системы охлаждались жидким азотом до -80…-100 градусов по Цельсию именно с этим термоинтерфейсом. При этом верхний температурный предел составляет 125 С, и по этому поводу комментарии, думается, излишни.
Швейцарская компания Arctic Cooling является известным производителем различных систем охлаждения, компьютерных корпусов, блоков питания и, конечно же, теплопроводных составов. В данном тестировании участвовала паста Arctic Cooling MX-2.
Интерфейс имеет серый цвет и негустую консистенцию, благодаря чему MX-2 очень легко наносится на процессор и еще проще удаляется впоследствии.
Никаких данных о температурном диапазоне, при котором состав сохраняет свои свойства, производитель не сообщает, что в некоторых случаях может стать ощутимым минусом.
Cooler Master
Данный теплопроводный состав поставляется вместе с процессорными кулерами Cooler Master. Никаких сведений о пасте производитель не сообщает. Состав имеет серый цвет и достаточно жидкую консистенцию, благодаря чему легко наносится и удаляется с крышки процессора.
Кремнийорганическая термопаста КПТ-8
Эта термопаста – живая легенда.
Разработана она была еще в СССР и широко применялась в военной и бытовой радиоэлектронике. Надо отдать должное, «та» паста по своим реальным характеристикам значительно превосходила недорогие «импортные» интерфейсы. Однако, во-первых, прогресс не стоит на месте, а во-вторых, КПТ-8, производимая сегодня для бытовых нужд, уже совсем не та, что была раньше. Так, свободно доступная на любом радиорынке КПТ-8 ЗАО «Химтек» тем, кто видел «ту» КПТ-8, скорее напомнит дешевую подделку. Интерфейс пахнет нефтепродуктами (похоже, керосином), имеет цвет и консистенцию очень густой сметаны, легко наносится, но достаточно трудно удаляется как с металлических поверхностей, так и с кремниевых пластин. Кстати, на КПТ-8 существует ГОСТ 19783-74, где, естественно, прописано все, в том числе и состав. Пахнуть керосином там нечему, что наводит на размышления о реальном составе участвующей в тестировании смеси.
Тестирование
Тестирование термопаст осуществлялось на стенде следующей конфигурации:
- процессор: Intel Core i5-7600К, 4200 МГ, LGA 1151;
- кулер Aerocool Verkho 5;
- материнская плата: ASRock Z270 Extreme4, Intel Z270;
- оперативная память: 2х4 GB, Geil Dragon RAM PC4-24000;
- блок питания: Aerocool Templarius Imperator 1150W;
- шасси: Cooler Master LAB.
Для охлаждения процессора Intel Core i5-7600К применялся кулер Aerocool Verkho 5. Данная модель является флагманской у производителя, в основе её лежат пять тепловых трубок диаметром 6 мм, контактирующих с крышкой процессора напрямую, без каких-либо посредников типа медных пластин, что исключает лишние барьеры для передачи тепла трубкам.
Экстремальная нагрузка на процессор создавалась при помощи теста Linpack 64 bit, запускаемого с помощью оболочки LinX. Реальные приложения вряд ли смогут когда-либо разогреть процессор настолько, насколько это может сделать Linpack, поэтому полученную с помощью теста температуру можно считать максимально возможной. Фиксировалась пиковая температура самого разогретого ядра процессора. Комнатная температура во время тестирования составляла 26° С.
Результаты тестирования получились следующими.
Заключение
Как видно из диаграммы, вид и качество используемой термопасты могут оказывать весьма значительное влияние на эффективность охлаждения компьютера. Причем настолько значительное, что не самый лучший термоинтерфейс может привести к тому, что эффективность охлаждения флагманского кулера линейки будет на уровне решений среднего или даже нижнего ценового диапазона.
Такую картину мы видим при использовании той же КПТ-8. Недалеко от нее ушел и состав Cooler Master. Лидером оказался термоинтерфейс Arctic Cooling MX-2, которому Aerocool Baraf проиграла всего один градус Цельсия, а самая дорогая и неудобная в использовании Arctic Silver Céramique проиграла уже два градуса. Так что по совокупности всех факторов победителем из нашего теста выходит Aerocool Baraf, имеющая оптимальное соотношение цена/качество.
0 комментариев