Výsledky testov a záver
Kvapka na stred, kríž, tancovať po heatspreaderi s prstom vo vrecúšku, alebo kontaktnú vrstvičku vyhladiť bezchybne do roviny? Aj taká jednoduchá vec, ako je aplikácia teplovodivej pasty pod chladič, volá občas po zamyslení. Zaužívané techniky nanášania sa naoko od seba výrazne odlišujú a keď k tomu ešte zohľadníte rôzne dávkovanie, vzniká otázka, ako to presne urobiť, aby bol výsledok čo najefektívnejší.
Úvod do problematiky a metodika testovania
Ako viete, bez teplovodivej pasty je bezradný i ten najvýkonnejší chladič. Kombinácií, ako vytvoriť tepelný most medzi čipom (resp. jeho heatsprederom) a chladičom je toľko, že nás to nenechalo chladných.
V rámci testov sme vybrali a porovnali štyri techniky. Medzi najpoužívanejšie (a často odporúčané) patrí vytláčanie kvapôčky do prostriedku IHS, ktorá je pri montáži chladiča prirodzene roztláčaná. Tlakom chladiča môžete roztláčať aj kríž, ktorý má v niektorých prípadoch širšie rozpätie a dočiahne viac do rohov, ktoré v kombinácii kvapôčky s menším množstvom termopasty zostávajú suché.
Populárna je aj technika nanášania po celej ploche IHS odtlačkami prstu cez igelitové vrecúško (na tento účel je vhodná potravinárska fólia). Táto metóda je však skúsenejšími používateľmi obvykle odsudzovaná. To preto, že konečná vrstva nie je vo výsledku perfektne rovná a zapríčiňuje vznik vzduchových bubliniek. Preto niektorí používatelia, ktorí sa im chcú vyvarovať a zároveň mať pokrytú celú plochu, si dávajú tú prácu a zarovnávajú vrstvičku dohladka napríklad starou kreditnou kartou, alebo žiletkou.
Keď už ste rozhodnutí pre konkrétnu techniku, potom je dôležitou otázkou, aké množstvo termopasty použiť. My sme zvolili široké testovacie rozmedzie 0,01 – 0,15 ml, pričom 0,1, 0,066 a 0,033 ml bol základ pre každú z techník. Experimentálnou pastou bola Noctua NT-H1. Vybrali sme ju jednak preto, že je súčasťou veľmi populárnych chladičov Noctua a taktiež preto, že sa i skrz mierne vyššiu viskozitu stále veľmi pohodlne rozotiera.
Voľba chladiča padla na Scythe Fuma. To vďaka vhodnej povrchovej úprave jeho základne na účel týchto testov. Jej jemné vyleštenie dobre ukáže, do akej miery pri nanášaní pasty prstom vzduchové bublinky (ne)znižujú efektivitu prestupu tepla.
Ako zahrievacie teleso používame pretaktovaný Intel Core i7-5930K@4,5 GHz (na základnej doske Gigabyte X99-UD4) so zvýšeným Vcore na 1,275 V. Záťaž simulujeme v IntelBurnTeste (7500 MB). Odpadové teplo procesora je vtedy na úrovni približne 250 W.
Po úvodnom zahorení je doba trvania testov 300 sekúnd, čo je pri použití priemyselných ventilátorov Noctua iPPC NF-F12 2000 s veľmi vysokým prietokom dostatočne dlhý čas na to, aby sa teploty ustálili na konečnej hodnote a ďalej už nestúpali. Kvôli presnosti je dôležitejšie sledovať, či procesor v teste pracoval vždy pri rovnakom výkone. Už i maličká odchýlka (v počte GFLOPS) pri takýchto meraniach môže zamiešať poradím. Každý z testov, počínajúc novou montážou, dvakrát opakujeme, čím sa uisťujeme, že sa namerané výsledky zhodujú. Teplota vzduchu na vstupe sa vždy pohybuje v rozsahu 21 – 21,3 °C. V priestoroch klimatizovaného testlabu je pod neustálym dohľadom.
Predtým, než sa dostaneme k samotným porovnaniam, musíme poznamenať, že výsledky sa môžu naprieč rôznymi konfiguráciami termopást a chladičov mierne odlišovať. Z dôvodov rozdielností vo viskozite, prítlaku chladičov či rôznorodosti základní – šírenie tepla je u základní s priamym dotykom teplovodivých trubíc trochu iné než u jednoliatych blokov.
Kvapka na stred, kríž, tancovať po heatspreaderi s prstom vo vrecúšku, alebo kontaktnú vrstvičku vyhladiť bezchybne do roviny? Aj taká jednoduchá vec, ako je aplikácia teplovodivej pasty pod chladič, volá občas po zamyslení. Zaužívané techniky nanášania sa naoko od seba výrazne odlišujú a keď k tomu ešte zohľadníte rôzne dávkovanie, vzniká otázka, ako to presne urobiť, aby bol výsledok čo najefektívnejší.
Výsledky testov a záver
Z pohľadu chladenia sa ukázalo, že najefektívnejšou technikou je naniesť rovnú vrstvičku po celej ploche IHS. Najnižšia teplota je dosahovaná s 0,1 ml. Vzhľadom na zanedbateľné rozdiely pri dvojtretinovom a aj tretinovom množstve takúto konfiguráciu považujeme za plytvanie materiálom.
Pri „odtlačkovej“ metóde sú výsledky o chlp vyššie a teploty, rovnako ako v predošlom prípade s úbytkom pasty, majú tendenciu narastať. A to aj napriek tomu, že je kontakt nad čipom, kde je tepelná výmena najintenzívnejšia, rovnako dobrý.
Ide o to, že väčšina lepších chladičov má základňu v strede vypuklú (rovnako ako i náš Scythe Fuma) a vrstvička po bokoch je už natoľko tenká, že nedochádza k optimálnemu kontaktu. Tam je už síce prestup tepla podstate nižší, napriek tomu však dokáže chladič merateľne obmedzovať.
Predchádzajúce tvrdenie podporuje i porovnanie „kvapôčky“ a „kríža“ s objemom 0,033 ml, kde je krížová metóda o trošku efektívnejšia len preto, že je schopná po roztlačení pokryť väčšiu kontaktnú plochu. Pri väčších množstvách sa ale situácia obracia. Dôvodom je zrejme fakt, že pri kríži sa pasta viac rozleje do rohov a potom chýba v strede. Kvapka je v tomto prípade flexibilnejšia a zo stredu obteká styčné plochy elegantnejšie než kríž.
Pozoruhodné je takisto sledovať oba extrémy v nanesenom množstve (v grafe zvýraznené fialovou farbou), a to keď je pasty zbytočne veľa (0,15 ml) a aj keď zase príliš málo (0,01 ml). Že „menej je viac“ síce platí, ale obavy, že by ste sa obrali po prehnaní to s pastou o chladiaci výkon, sú zbytočné. Do role tepelného izolanta pasta rozhodne neprechádza (alebo len do takej miery, že to nestojí za reč) a prebytočné množstvo je vytláčané za okraj heatspreadera. Veľa pasty teda síce výkon chladiča s dobrým prítlakom nedegraduje, čo ale nič nemení na fakte, že je to nehospodárne riešenie a takisto sa môže ľahko stať, že pasta pretečie do pätice a to už môže mať vážnejšie následky.
Keď to zoberieme z druhého konca, s 0,01 ml pasty sa výsledky vychyľujú najviac. Skúšobne sme prvýkrát použili metódu nanesením pásika, ktorá sa zdá byť vzhľadom na vertikálnu orientáciu čipu najrozumnejšia. V skutočnosti je efekt taký istý ako pri kvapôčkovej metóde. To znamená, že pasta nepokryje ani polovicu IHS. Oblasť nad čipom kompletne prekrýva však v obidvoch prípadoch. Nárast teplôt je však stále nižší ako pri pokusoch toto malé množstvo naniesť po celej ploche. Okrem toho, že je to v prípade väčších procesorov nemožné, v štruktúre vrstvičky už začínajú vznikať trhlinky, resp. nežiaduce horúce miesta.
TL;DR: Pod chladiče s plným blokom je komplexne najlepšie používať kríž o množstve okolo 0,03 ml. Nič ale nepokazíte ani s kvapkou. Konečný efekt bude prakticky rovnaký, ako keby ste pastu zdĺhavo roztierali po celej ploche IHS. Príliš veľa pasty negatívny dopad na chladiaci výkon nemá, dajte si ale pozor, aby ste nedávali príliš málo. Optimálna kvapôčky má vyzerať približne tak, ako na ilustračnej fotografii z prvej kapitoly.
Napíšte nám, prosím, do komentárov,
aký tematický test by ste si radi prečítali nabudúce. Za každý tip ďakujeme!