Морозильник для процессора

Андрей Забелин
ziaboz@computery.ru

Страшное слово - электромиграция. Обычно им запугивают начинающих оверклокеров в главе о том, как плохо живется процессору без нормального охлаждения. Всем известно, что процессоры рассчитаны на работу не только на определенной частоте, но и при определенном напряжении. Но даже в рамках одного типа процессоров (например, K6-2) могут сосуществовать разные их серии с различными номиналами рабочего напряжения и температурными границами. Обычно неразогнанным процессорам хватает стандартного кулера (печка Cyrix 6x86 не в счет), но при повышении частоты микросхема начинает вести себя нестабильно.

На начальных стадиях эту проблему можно решить, подняв напряжение (на 10-20%, больше не рекомендуется), но потом электромиграция становится существенным препятствием для последующего поднятия частоты. Не оперируя физическими терминами, кратко ее можно описать как необратимая миграция носителей заряда в полупроводнике посредством влияния температуры, поднимающейся вследствие усиленного рассеивания мощности.

Сопровождается это все различными изменениями статических и динамических структур, вследствие чего процессор начинает глючить или вообще перестает работать. Теоретически процессор может даже сгореть, но практически чаще горят более нежные элементы, вроде встроенной кэш-памяти (от чего пользователю, как вы понимаете, не легче – прим. ред.).

Всех пугают, что повышение температуры процессора на 10 градусов вдвое сокращает его жизнь, однако не следует беспокоиться на этот счет, ибо срок жизни процессора составляет не менее 10 лет, а апгрейд оных производится намного чаще. Другое дело, когда процессору не хватает охлаждения для работы на повышенных частотах.

В этом случае используются всяческие ухищрения, в итоге повышающие мощность и рабочую температуру процессора. Почти на всех современных качественных материнских платах производители стараются предусмотреть термодатчики, а последние модели процессоров даже имеют свой собственный термодатчик, поэтому контролировать перегрев процессора сейчас очень просто.

Итак, самое распространенное решение – радиатор с большой рассеивающей площадью и мощный кулер. Однако у этого решения есть свои минусы. Во-первых, воздух, поступающий от вентилятора, не может иметь температуру ниже помещения, в котором стоит компьютер. Отсюда очень сильная зависимость стабильности процессора при повышении температуры, например, летом.

Многие, купив новый кулер, через пару-тройку часов проверяют температуру процессора, радуются удачной покупке, но забывают проверять ее в дальнейшем, если она находится в разумных пределах. Но даже и тут следует учитывать тот факт, что при дальнейшей эксплуатации на ребрах радиатора скапливается пыль, тем самым снижая теплоотдачу радиатора и повышая температуру процессора.

В том числе это то касается и тех дорогих кулеров, которые эффективно выдувают пыль, так как даже на ребрах их радиаторов остается тонкий слой грязи, препятствующей хорошей теплоотдаче. Дальнейшее повышение температуры, по сравнению с первоначально измеренной, может составлять 7-10 градусов для радиаторов с обычной конструкцией и от 4 до 7 градусов для радиаторов, обдуваемых изнутри (а-ля «турбина»).

В итоге, при использовании новомодного кулера мы имеем зависимость от температуры окружающей среды, влажности, количества пыли и правильно продуманной циркуляции воздуха. Отрицательным аспектом является то, что некоторые материнские платы имеют дурно продуманное расположение элементов, что может привести к тому, что теплый воздух, выдуваемый вентилятором от процессора, направляется на видеокарту, тем самым снижая ее стабильность при работе не только на завышенных, но даже на номинальных частотах.

Кроме брата кулера, на свете существуют еще масса разных способов заморозить процессор, одним из которых является использование элемента Пельтье, что, впрочем, также имеет ряд ограничений. Но об этом позже, а сейчас разберемся что же это такое. В принципе, это холодильник, построенный на последовательно соединенных термоэлементах, представляющих собой спаи разнородных полупроводников n- и p-типа.

Каждый такой спай с двух сторон окружен радиатором для отвода/поглощения тепла. Проходящий ток вызывает разность температур между спаями и соответственно между радиаторами. При напряжении 5 В разность температур составляет 20°C - 30°C. В отличие от использования кулера, эту разность можно практически линейно увеличивать путем установки поверх дополнительных элементов. А теперь о недостатках элемента Пельтье.

Во-первых, этот элемент - ничто иное, как электрический насос, перекачивающий тепло от одной поверхности к другой. То есть для нормального функционирования необходим все тот же мощный кулер, иначе элемент начнет перегревать сам себя, да и процессор впридачу. Естественно, при использовании кулера вся эта конструкция становится довольно громоздкой.

Да, кстати о мощностях – даже при функционировании с напряжением 5 В, элемент Пельтье потребляет около 30 Вт, так что использовать его имеет смысл только в том случае, если вы точно уверены в запасе мощности вашего блока питания. Продолжая тему отрицательных свойств этого элемента, необходимо отметить, что из-за разности температур возможно образование конденсата, так что лучшим решением будет постоянное поддержание определенной температуры процессора.

Все эти ухищрения, однако, вам помогут лишь в том случае, если вы будете использовать элемент Пельтье, подавая на него напряжение 5 В. Но если вы хотите использовать всю мощь элемента Пельтье, установив его контакты на клеммы -5 В и 12 В, то для нормальной работы понадобится уже водяное охлаждение. Вот именно такой агрегат и пугал целую неделю честных людей, проходящих мимо нашей тестовой лаборатории.

Итак, установка и возможности разгона. С кулерами все просто – распечатал коробку, нанес тонкий слой термопасты (некоторые кулеры уже имеют нанесенный слой) и прикрепил к процессору. А вот этот гибрид потребовал гораздо больше возни. После того, как блок водяного охлаждения был установлен в корпус (сразу скажем, что в обычный Middle Tower он вряд ли влезет), смазанный с обеих сторон теплопроводящей пастой элемент Пельтье занял свое место между процессором и охлаждающим устройством. Результаты разгона low-end процессоров Celeron 300A и K6-2 266 вы видите в таблице.

Разгон	AMD K6-2 266	Celeron 300A
“Турбо”-кулер	83х5=417 МГц, 2,2->2,8 В	105х4.5=472 МГц, 2,0->2,2 В
Элемент Пельтье + водное охлаждение	83х5.5=456 МГц, 2,2->2,6 В	112x4.5=504 МГц, 2,0->2.1 В

Использование элемента Пельтье с водным охлаждением позволило поднять на ступень по сравнению со стандартным охлаждением таковые частоты процессоров, причем, при более низком напряжении. На более высоких частотах наши процессоры просто не «завелись», однако это не означает, что нет экземпляров, способных работать и на более высоких частотах. А теперь попробуем сделать выводы.

Хороший кулер, отлично выдувающий теплый воздух и пыль, хорошо подойдет для не вконец обезумевших любителей разгона. Видно, что прирост в скорости получается немалый, но процессоры функционируют на повышенном напряжении. Имеет смысл использовать для разгона процессоров в разумных пределах с отличным соотношением затраты/прирост скорости.

Элемент Пельтье с водяным охлаждением следует использовать только тем, кто ночами считает FPS сновидений и готов терпеть достаточно громкий шум работы установки агрегата. Один из самых нерентабельных показателей затраты/прирост скорости, однако при использовании последних моделей сверхбыстрых процессоров, разница в цене между двумя соседними по частотам процессорам может оказаться выше затрат на покупку этого электрического холодильника, а если вы купите самый быстрый на данный момент серийный процессор и разгоните его нашим аппаратом, то у вас будет самый быстрый процессор в мире.

Не забудьте только, что этот морозильник требует отдельного вместительного жилища в корпусе и пристального внимания из-за возможности перегрева или обморожения нежных частей материнской платы.

Благодарим фирму БЭСМ-2000 (тел. 255-9298, 255-6759) за предоставление агрегата для заморозки процессоров в домашних условиях.