高性能 GPU ヒートシンクの熱設計

現在、グラフィックスカードの性能が大幅に向上する一方で、消費電力と発熱の問題がますます顕著になってきています。 PCホストの中でグラフィックスカードは最も発熱量の大きいハードウェアとなっており、グラフィックスカードのヒートシンクもますます大型化しています。現在、ラジエーターの 90% 以上にヒート パイプとフィンが溶接された構造ヒートシンクが使用されています。

ヒートパイプ設計:

必要なヒート パイプの曲げに加えて、ほとんどのヒート パイプは可能な限り真っ直ぐに設計される必要があり、曲げの度合いは比較的小さくなります。ストレートスルーヒートパイプ設計により、放熱性能が大幅に向上します。曲げが多すぎると熱抵抗が増加し、放熱効率が低下します。さらに、ヒートシンクモジュールの性能要件に応じて、さまざまなヒートパイプの直径、長さ、平坦化厚さ、ヒートパイプの内部構造を適切に選択することも重要です。

銅素材は熱をより速く吸収します。

銅の比熱容量は、アルミニウム、ステンレス鋼などの材料に比べて高くなります。したがって、銅の熱吸収能力は、一般的に使用される他の金属材料よりも優れています。グラフィックス カード ヒートシンクの設計に銅材料を適切に追加すると、全体的なパフォーマンスが向上します。純銅ベースはグラフィックス カード コアに密着し、グラフィックス カード コアから発せられる熱を吸収します。熱はアルミニウムのベースプレート、フィン、ヒートパイプに伝達され、強制対流空冷によって熱放散が促進されます。

フィンスタックとはんだ付けプロセス:

ヒートパイプの品質と配置に加えて、良好な熱性能を実現するもう 1 つの重要な要素はフィンの利用率です。ラジエーターの場合、GPU コアからの熱を導くことは別のことです。ヒートパイプの凝縮端からフィンまで熱をいかに効率的に導くかが非常に重要です。熱伝導がうまくいかなければ、ヒートパイプの効率は役に立ちません。

通常、リフローはんだ付け技術を使用してヒートパイプとフィンを直接溶接します。これにより、ヒートパイプとフィンがより密着し、熱伝導効率が向上します。 「ジッパーフィン」のプロセス設計要件は非常に高いです。製造プロセスレベルが良くない場合、ケーシングのフィン密度が不均一である場合、または個々のフィンがヒートパイプにぴったりとフィットしない場合、ヒートシンクモジュール全体の放熱性能が大きな影響を受けます。

GPU のコアの動作周波数とグラフィックス メモリの動作周波数が継続的に上昇しているため、GPU の発熱量も急速に増加しています。ディスプレイチップ内のトランジスタの数は、CPU の数に達するか、それを超えています。このような高度な集積化は必然的に発熱量の増加につながります。これらの問題を解決するには、GPU クーラーの設計に優れた熱ソリューションが必要です。