Паровая камера в ноутбуке что это такое
Обновлено: 21.11.2024
Мы поговорили с Трэвисом Нортом из Dell обо всем, что связано с охлаждением ноутбуков, от тепловых трубок до испарительных камер, высоких температур и многого другого.
Тот высокопроизводительный процессор или графический процессор, который вы присматриваете для своего следующего ноутбука, ничего не стоит, если он не поддерживается эффективной системой охлаждения. Тем не менее, потребители, как правило, очень мало знают об охлаждении ноутбука.
К счастью, у нас было время связаться с Трэвисом Нортом из Dell, который работает технологом-теплотехником. Норт отвечает на наши животрепещущие вопросы о том, лучше ли тепловая трубка, чем испарительная камера, стоит ли переклеивать ноутбук, не перегревается ли он на 100 градусов и т. д.
В первом разделе Норт рассказывает о патенте Dell на охлаждение ноутбука. Интервью можно посмотреть ниже или на YouTube по этой ссылке.
В части 2 Норт рассказывает об одном из самых спорных вопросов, связанных с ноутбуками: о том, что процессор может нагреваться до 100 градусов Цельсия. В то время как многие в Интернете считают это конструктивным недостатком, Норт объясняет, почему достижение 100 градусов и приближение к максимальному тепловому пределу процессора на самом деле хорошо. Вы можете посмотреть его здесь или на YouTube.
В части 3 Норт обсуждает, так ли хороша традиционная конструкция тепловых трубок в ноутбуках, как тепловая камера, и какой материал лучше всего использовать для тепловых трубок. Норт также решает проблемы с отводом тепла от крошечных кристаллов и действительно ли эталонные тесты отражают то, что важно для потребителей. Смотрите третью часть на YouTube здесь или просто нажмите кнопку воспроизведения ниже.
В части 4 нашей беседы с Трэвисом Нортом из Dell он обсуждает плюсы и минусы переклеивания кулера ноутбука и риски жидкого металла в ноутбуке. Посмотрите его на YouTube здесь или просто нажмите кнопку воспроизведения ниже.
В части 5 нашего интервью инженер-теплотехник Dell Норт рассказывает о стремлении к созданию более тонких ноутбуков и о том, будут ли когда-нибудь тонкие и легкие ноутбуки соответствовать толстым и тяжелым ноутбукам. Посмотрите его на YouTube здесь или нажмите кнопку воспроизведения ниже.
В завершение подробного интервью с Трэвисом Нортом из Dell в шестой части нашей серии статей рассказывается о разработке ноутбука и о том, как машинное обучение влияет на производительность современных ноутбуков. Посмотрите интервью на YouTube здесь или просто нажмите кнопку воспроизведения ниже.
Любой, кто с 2015 года искал высокопроизводительные ноутбуки или кулеры для ЦП/ГП, мог заметить, что многие новые продукты, выходящие на рынок, используют термин "испарительная камера" в качестве аргумента при продаже. Это слово описывает метод охлаждения, который продвигает тепловые трубки на шаг вперед и либо включает их, либо полностью заменяет их, чтобы увеличить мощность охлаждения. Чтобы полностью понять, как и почему это происходит, нам нужно сначала понять, как работают испарительные камеры и какие преимущества они приносят.
Объяснение охлаждения компьютера
Причина, по которой процессор на устройстве, с которого вы читаете это, в настоящее время не испытывает аварии в чернобыльском стиле, заключается в волшебстве теплопередачи. Транзисторы вашего процессора выделяют много тепла, и это тепло нужно куда-то девать. Если все это остается в одном месте, оно накапливается и приводит к катастрофическому отказу чипа. Процессорные кулеры используют теплопроводность для максимально быстрого отвода тепла от чипа. Обычно это делается с помощью ряда металлических конструкций с жидкостью внутри, работающих в сочетании с вентилятором, который выдувает тепло, которое они собирают.
Испарительные камеры и тепловые трубки
Существует два распространенных способа отвода тепла от процессора. Вы можете использовать более обычную модель с тепловыми трубками или выбрать более причудливую модель с испарительной камерой.
Тепловые трубы работают за счет жидкости внутри, которая испаряется в газ, когда набирает достаточно тепла. Поднимающийся газ перемещает тепло далеко от ЦП, а затем снова конденсируется в жидкость, где он направляется обратно на дно с помощью капиллярности. Это простая, но эффективная концепция. Ниже приведено изображение, наглядно демонстрирующее то, что я только что описал.
Испарительные камеры основаны на примерно той же концепции, но имеют другой подход к дизайну. Вместо того, чтобы использовать отдельные трубы, испарительная камера использует все свое тело для охлаждения процессора. Его плоская структура позволяет равномерно передавать тепло через очень небольшое пространство. Это выгодно в ситуациях, когда у вас есть массивный пожирающий газ процессор, втиснутый в крошечную структуру, такую как ноутбук. Испарительные камеры намного эффективнее, рассеивая до 2000 Вт тепла на площади около четырех квадратных сантиметров.
Вы можете думать о паровой камере как о «плоской» тепловой трубе:
Увидев один из них, вы, вероятно, поймете, почему производители ноутбуков высокого класса любят эту модель, а не модель с тепловыми трубками, изображенную ниже:
Видите, сколько места потрачено только на трубы? Ноутбуки доставляют головную боль разработчикам аппаратного обеспечения из-за их ограниченного пространства. Все, что может сэкономить недвижимое имущество и повысить эффективность теплопередачи, облегчает их работу.
Внутри паровой камеры находится ряд небольших стоек, которые удерживают конструкцию от разрушения под внешним атмосферным давлением. (Все это находится в герметически закрытом вакууме). Стойки также помогают жидкости течь туда, где это необходимо.
Трехмерные паровые камеры
Большинство испарительных камер настольных ПК имеют приваренные к ним тепловые трубки для улучшения теплопередачи, но технология трехмерных испарительных камер, впервые разработанная Cooler Master, пошла еще дальше. В трехмерной конфигурации тепловые трубки фактически вварены в камеру, что упрощает весь процесс охлаждения. Вместо того, чтобы «ждать», пока тепловые трубки заберут тепло из камеры, вместо этого они сами собирают пар и направляют его вверх, значительно увеличивая охлаждающую способность.
Обратите внимание, что трубы встроены в корпус камеры, а не сидят на нем сверху.
Есть ли недостатки?
Хотя я часто выступаю скептиком, в данном конкретном случае у использования испарительной камеры нет очевидных недостатков по сравнению с использованием тепловой трубки. (И это тем более верно, если сравнивать их с цельнометаллическими трубами). Единственный недостаток, который я мог отметить, это то, что технология более дорогая. Если вы упаковываете процессор, который не нуждается в таком мощном усилении охлаждения, вы действительно выбрасываете деньги на уловку. С другой стороны, если вы не хотите заморачиваться с водяным охлаждением, но все же хотите разогнать высококлассные товары, испарительная камера поможет вам поддерживать чип в хорошем состоянии.
Вы всегда должны взвешивать требования вашего процессора (и любого будущего процессора, который вы можете использовать) при покупке кулера, а не выбирать какие-либо модные технологии, только что появившиеся. Однако, если вы действительно хотите, чтобы ваша система была рассчитана на будущее, испарительные камеры обеспечивают потенциальную теплопередачу, необходимую вам, чтобы быть уверенным, что вы готовы ко всему.
Внедрение технологии охлаждения с испарительной камерой может окупиться для конкретных приложений, таких как встроенные системы с критическими проблемами управления температурой.
Поделиться:
Внедрение технологии охлаждения с испарительной камерой может окупиться для конкретных приложений, таких как встроенные системы с критическими проблемами управления температурой.
Инженеры, разрабатывающие продукты со встроенными технологиями, должны постоянно изучать способы обеспечения надлежащего управления температурой. Поскольку современные продукты становятся все меньше и функциональнее, эти характеристики повышают вероятность перегрева устройства, если оно не имеет внутренних функций, помогающих ему оставаться прохладным.
Охлаждение испарительной камеры — это одна из возможностей, которой уделяется все больше внимания. Паровые камеры имеют плоскую структуру, которая способствует равномерной передаче тепла по всему небольшому пространству. Кроме того, они содержат жидкость, которая испаряется в газ при достаточном нагревании. В камерах также есть небольшие стойки, которые удерживают конструкцию от разрушения из-за внешнего атмосферного давления и направляют жидкость в нужные места.
Одно термодинамическое различие между испарительной камерой и обычной тепловой трубой заключается в том, что испарительная камера передает тепло в двух измерениях, а не в одном. Инженеры обычно используют их для распределения тепла от источника к ребрам радиатора.
Кроме того, эффективная теплопроводность связана с термодинамическими свойствами и толщиной парового пространства. По мере увеличения толщины парового пространства перепад давления потока становится менее заметным, что увеличивает эффективную теплопроводность.
Многие настольные компьютеры имеют тепловые трубки, приваренные поверх испарительных камер, что дополнительно способствует эффективной передаче тепла. Однако в некоторых конструкциях тепловые трубки помещаются в испарительную камеру, что упрощает весь процесс. Поскольку некоторые испарительные камеры имеют размеры всего 1 дюйм на 1 дюйм, они подходят для проектов, требующих небольших размеров упаковки.Также их стандартная толщина составляет 3-9 миллиметров, что облегчает их вставку в существующее основание.
Взвешивание плюсов и минусов
Эффективность переноса является одним из основных преимуществ выбора охлаждения в испарительной камере по сравнению с другими методами. Он может рассеивать до 2000 Вт тепла на площади примерно 4 квадратных сантиметра. Инженеры также выбирают его, чтобы уменьшить количество горячих точек или справиться с высокой плотностью мощности в небольших корпусах.
Кроме того, испарительные камеры допускают прямой контакт с тепловыделяющими компонентами, такими как центральные процессоры (ЦП).
Однако существуют и недостатки. Во-первых, охлаждение в испарительной камере может быть дороже, чем методы с тепловыми трубками. При использовании для крупносерийных потребительских товаров общие производственные затраты могут быть непомерно высокими. Тем не менее, внедрение технологии охлаждения с испарительной камерой может окупиться для конкретных приложений, таких как встроенные системы с критически важными проблемами управления температурой. Сопоставление стоимости с потребностями в производительности помогает инженерам решить, оправданы ли дополнительные затраты для конкретного проекта.
Традиционная конструкция испарительной камеры, состоящая из двух частей, включает две штампованные медные пластины. Этот тип дороже, чем большинство тепловых трубок, хотя в настоящее время существуют цельные конструкции. Поскольку спрос на них вырос, затраты упали примерно до уровня стоимости некоторых традиционных тепловых трубок.
С точки зрения производственных затрат и доступности у испарительных камер есть некоторые недостатки. Большинство дизайнов изготавливаются по индивидуальному заказу и производятся в относительно небольших объемах. Отсутствие стандартных конструкций увеличивает гибкость проекта, но также может увеличить стоимость. Тем не менее, исследователи исследовали использование аддитивного производства для некоторых компонентов испарительной камеры. Это может повысить доступность и снизить затраты.
Охлаждение смартфона
Смартфоны представляют собой категорию продуктов, в которой люди все чаще хотят приобретать новейшие модели и ожидают, что с каждым новым выпуском эти опции принесут им больше пользы. Некоторые руководители компаний надеются, что охлаждение в испарительной камере может расширить возможности их новых моделей.
Аналитик, знакомый с этим вопросом, считает, что это необходимо бренду, чтобы не отставать от более требовательных характеристик телефонов 5G. Они отметили, что предыдущие тесты на надежность не оправдали ожиданий Apple, но считают, что технический бренд может стремиться включить эту опцию в будущую модель. Если это так, метод охлаждения может повысить вычислительную мощность и продлить срок службы батареи.
Microsoft также недавно запатентовала систему с использованием гибких испарительных камер, прикрепленных к петлям складных телефонов. Заявки на патент предполагают, что технический бренд будет использовать этот подход, чтобы сохранить привлекательность складных устройств с двумя экранами.
Некоторые смартфоны уже оснащены испарительной камерой. Одним из них является Sony Xperia Pro.
Технический разбор устройства подтвердил, что в нем есть металлическая деталь, выступающая в качестве интерфейса с графитовыми листами, которые отводят тепло от компонентов телефона, включая его антенны 5G. Металл отправляет тепло в испарительную камеру, которая почти такая же высокая и широкая, как и само устройство. Наконец, камера отводит тепло через экран устройства.
Последствия дизайна
Инженеры также заинтересованы в применении парового охлаждения в конструкциях ноутбуков, особенно в связи с тем, что все больше потребителей используют их для интенсивных игр. Основное преимущество испарительных камер в этих случаях использования заключается в том, что они позволяют создавать более тонкие конструкции. Когда инженеры выбирают тепловые трубки для охлаждения, в конструкции компьютера часто используется от трех до четырех трубок для отвода тепла.
Однако выбор схемы охлаждения с испарительной камерой позволяет отказаться от множества замкнутых тепловых трубок. Затем одна камера выполняет ту же функцию, что и несколько тепловых трубок, что позволяет создавать более тонкие ноутбуки.
Испарительная камера позволяет разработчикам аппаратного обеспечения синхронизировать низкоуровневые тепловые нагрузки с основным радиатором, заставляя их иметь прямой контакт с испарительной камерой. Этот вариант дает компонентам хранения и памяти прямой путь к любым вентиляторным или ребристым радиаторам, используемым в проекте.
Доказанные преимущества
За последние несколько лет разработчики ноутбуков выбрали испарительные камеры для охлаждения этих гаджетов. Доказательства, связанные с последней моделью игрового ноутбука, показывают изменения, связанные с температурой, которые могут произойти.
Например, Dell Alienware m15 R3 оснащен испарительной камерой охлаждения. В обширном обзоре модели сравнивались температуры, связанные с ней, по сравнению с предыдущей моделью R2. Тестеры подтвердили, что температура модели R2 стабилизировалась на уровне 99°C (C) и 70°C для CPU и GPU соответственно, даже при использовании функции турбовентилятора ноутбука. Однако с R3 температура процессора и графического процессора стабилизировалась на уровне 73°C и 65°C соответственно. Рецензенты назвали охлаждение испарительной камеры наиболее вероятной причиной такого различия между моделями.
Сочетание методов охлаждения
Инженеры, которые заинтересованы в изучении методов охлаждения испарительной камеры для своих проектов, должны помнить, что такие решения могут поддерживать другие варианты контроля температуры, а не заменять их.
Например, недавно выпущенный игровой ноутбук Acer оснащен выдвижной клавиатурой со стеклянной панелью. Эта конструктивная особенность позволяет пользователям проверить технологию охлаждения, не разбирая компьютер.
Помимо испарительной камеры, технология охлаждения включает в себя три медные тепловые трубки, вентиляторы и вентиляционные отверстия рядом с экраном. В модели также используется технология PowerGem от Acer, которая использует другой подход, чем обычная практика размещения процессоров под слоем термопасты, которая отводит тепло от чипа. PowerGem использует прокладку, которая, по утверждению Acer, работает в несколько раз лучше, чем медь.
Умное освещение прохладнее
Исследования также показывают, что паровое охлаждение может решить некоторые проблемы, связанные с системами освещения Интернета вещей (IoT), в которых используются светодиодные лампы. Группа, изучавшая этот вопрос, указала, что дополнительная электроника, необходимая для связи, управления, обнаружения и питания функций IoT, может добавить до 70% к общему теплу, выделяемому во время работы, по сравнению с тем, если бы продукты не имели этих функций подключения. .
Более того, если нагрев увеличивается на 70%, максимальная температура электроники увеличивается примерно на 25%, обнаружили исследователи. Таким образом, становится еще более важным бороться с горячими точками, вызванными общей более высокой температурой лампочек IoT.
Однако одна из рекомендаций исследования заключалась в том, чтобы разработать подложку для рассеивания тепла на основе технологии испарительной камеры. Испытания показали, что такие варианты обеспечивают почти на 25% лучшие тепловые характеристики, чем решения без испарительной камеры, при размещении на передней части печатной платы, а не сбоку. Кроме того, исследования показали, что использование систем с испарительной камерой может решить проблему повышения температуры светодиодов из-за локального выделения тепла и ограниченных путей передачи тепла.
Этот пример показывает, что выбор системы охлаждения паровой камеры — это только начало планирования проекта. Инженеры также должны изучить другие факторы, вызывающие повышение температуры или связанные с этим эффекты охлаждения.
Представьте, что плохой мальчик охлаждает сверхтонкую паровую колоду второго поколения. Ням.
Загружается аудиоплеер…
Самая тонкая в мире испарительная камера для охлаждения чипов выглядит так, будто она сделана из Lego. Новый чиллер толщиной всего 200 микрон является результатом сотрудничества между Cooler Master и японским производителем Murata. Рекламируемая в качестве охладителя для мобильных устройств, таких как смартфоны и гарнитуры виртуальной реальности, испарительная камера также считается отличной подходящей для будущих ультратонких ноутбуков и игровых консолей.
И, если вы говорите об этих двух вещах, трудно не подумать о том, какую категорию устройств надеется создать Steam Deck от Valve. Deck в своем нынешнем обличии выглядит неубедительно, но если такая испарительная камера действительно сможет обеспечить высококачественное пассивное охлаждение для будущих эффективных гибридных процессоров AMD, то мы можем увидеть, что портативные игровые ПК будущего будут тоньше, чем Nintendo. Переключение.
Сейчас это большое «если», поскольку ни Murata, ни Cooler Master не сделали никаких конкретных заявлений об уровне охлаждения, который может предложить тощий охладитель чипов Lego. На самом деле это, скорее всего, будет использоваться в продуктах, которые уже используют пассивное охлаждение, таких как смартфоны, и тех, которые используют процессоры с низким энергопотреблением, такие как Oculus Quest 2.
Это устройства, которые сейчас не выделяют много тепла, а их внутреннее оборудование обязательно должно быть тонким и легким. По словам нашего Уэса и его времени с Deck, это не то, что можно сказать о мощной технологии нового портативного ПК Valve.
Но парень может мечтать, не так ли?
При толщине 200 микрон, или 0,2 мм, испарительная камера представляет собой структуру, похожую на конструктор Lego, состоящую из выступов, разделяющих два листа металлической фольги. Внутри пространства, созданного этими выпуклостями, находится охлаждающая жидкость, которая поглощает тепло, испаряется, а затем рассеивается по пространству, перемещая тепло, прежде чем снова превратиться в жидкость и направиться обратно к источнику тепла.
Основная проблема с испарительными камерами в устройствах с пассивным охлаждением заключается в том, что тепло все равно куда-то уходит и часто передается в воздух через корпус данного продукта. И это часто не особенно эффективный процесс… это означает, что вам все же лучше иметь несколько вентиляторов, выпускающих горячий воздух.
И тогда вы не пассивны, хотя вы все еще можете быть чертовски худым.
Последняя камера будет продуктом под торговой маркой Cooler Master, поэтому все еще может быть шанс, что она появится в ультрапортативных ноутбуках и, возможно, даже в карманных компьютерах будущего. Но, скорее всего, это будут высокопроизводительные смартфоны, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.
Дейв играет со времен Zaxxon и Lady Bug на Colecovision и кодовых книг для Commodore Vic 20 (Death Race 2000!). Он собрал свой первый игровой ПК в нежном возрасте 16 лет и, наконец, закончил исправлять ошибки в системе на базе Cyrix примерно через год. Когда он выбросил его из окна. Впервые он начал писать для Official PlayStation Magazine и Xbox World много десятилетий назад, затем перешел на PC Format на полную ставку, затем на PC Gamer, TechRadar и T3, среди прочих. Теперь он вернулся и пишет о кошмарном рынке графических карт, процессорах с большим количеством ядер, чем разума, игровых ноутбуках, которые жарче солнца, и твердотельных накопителях, более емких, чем Cybertruck.
Читайте также: