تراشه خنک کننده چیست و آیا می تواند جایگزین فن گردد؟ - وبلاگ کارآفرین

به گزارش وبلاگ کارآفرین، به نظر می رسد در آینده نه چندان سیستم های خنک نماینده مبتنی بر غشای ارتعاشی بسیار نازک خواهند بود که بدون احتیاج به فن هوا را جابه جا می نمایند. در ادامه، نحوه عملکرد تراشه های خنک نماینده مبتنی بر اثر پیزوالکتریک و علت اینکه چرا این فناوری یکی از هیجان انگیزترین پیشرفت های سال های اخیر در زمینه خنک نماینده به شمار می رود، را شرح می دهیم.

تراشه خنک نماینده چیست و چگونه کار می نماید؟

تراشه خنک نماینده یا فناوری خنک نماینده حالت جامد، از اثر پیزوالکتریک برای ایجاد یک خنک نماینده فعال استفاده می نماید که فاقد فن، پمپ آب، رادیاتور یا سینک حرارتی حجیم است. توجه داشته باشید که خنک نماینده حالت جامد مبتنی بر پیزوالکتریک، تنها فناوری خنک نماینده حالت جامد موجود نیست. به عنوان مثال، فناوری خنک نماینده حالت جامد مبتنی بر اثر پلتیر نیز وجود دارد که در حوزه سخت افزار کامپیوترهای شخصی کاربران، چندان مورد استقبال قرار نگرفت.

اثر پیزوالکتریک پدیده ای است که در آن، بعضی از مواد در اثر فشار مکانیکی، بار الکتریکی فراوری می نمایند. سپس همین مواد تحت تأثیر بار الکتریکی، آغاز به ارتعاش می نمایند. این اثر، اساس فناوری خنک نماینده حالت جامد پیشرفته به وسیله شرکت Frore Systems است. از آن جا که این شرکت، تنها فراورینماینده خنک نماینده های حالت جامد مصرفی مبتنی بر اثر پیزوالکتریک است، برای شرح چگونگی کارکرد این فناوری خنک نماینده، از محصولات خنک نماینده AirJet آن ها استفاده خواهیم کرد.

تراشه های خنک نماینده AirJet شرکت Frore Systems از غشاهای بسیار نازکی استفاده می نمایند که در هنگام اعمال بار الکتریکی، با فرکانس های اولتراسونیک - یعنی بسیار سریع - ارتعاش می نمایند. این غشاها می توانند هنگام قرارگیری در داخل تراشه خنک نماینده AirJet، جریان هوای پرقدرتی ایجاد نمایند. این ماژول در قسمت بالایی خود دارای ورودی های کوچکی است که به وسیله آن ها، هوای محیط وارد ماژول شده و به وسیله غشاهای ضربان دار داخل تراشه، به داخل کشیده می گردد. در تصویر زیر می توانید نحوه عملکرد این تراشه های خنک نماینده را ببینید.

پس از ورود هوا به داخل ماژول، غشاها جریان هوا را به جت های هوای قدرتمندی تبدیل می نمایند که نام AirJet از آن ها گرفته شده است. این جت های هوا گرمای فراوری شده به وسیله پردازنده (مثل تصویر زیر) یا هر قطعه دیگری که احتیاج به خنک شدن دارد را به وسیله تماس مستقیم با صفحه مسی پخش نماینده گرما در پایین ماژول جمع آوری می نمایند. سپس این جت های هوا به وسیله یک لوله نازک که در یک طرف ماژول قرار گرفته است، از تراشه خنک نماینده خارج شده و گرمای جمع شده را از بین می برند و به این ترتیب قطعه مورد نظر خنک می گردد.

خنک نماینده حالت جامد در برابر خنک نماینده بدون فن و دارای فن

خنک نماینده های حالت جامد در مقایسه با انواع دیگر خنک نماینده های مورد استفاده در لپ تاپ ها و کامپیوترها، مزایای متعددی دارند. در این مقایسه تراشه های خنک نماینده را فقط با خنک نماینده های هوای غیرفعال و فعال مقایسه می کنیم، زیرا راه چاره های خنک نماینده مایع به ندرت در لپ تاپ ها استفاده می شوند - فقط چند مدل لپ تاپ گیمینگ از سیستم های خنک نماینده مایع استفاده می نمایند - و در بیشتر کامپیوترها، تبلت ها یا گوشی های هوشمند یافت نمی شوند.

خنک نماینده حالت جامد در برابر خنک نماینده فاقد فن

در مقایسه با خنک نماینده های فاقد فن، خنک نماینده حالت جامد می تواند گرمای به مراتب بیشتری را در همان ابعاد یا ابعاد کوچک تر دفع کند، در عین حال بی صدا بوده و تنها بین 1 تا 1.75 وات برق مصرف نماید. برای مثال، یک ماژول AirJet Mini Slim که جزو کوچک ترین مدل های موجود است، می تواند تا 5.25 وات گرما را با مصرف تنها 1 وات برق و فراوری صدای 21 دسی بل دفع کند. خروجی صدای فراوری شده به وسیله این سیستم عملاً با نبود صدا برابری می نماید و تقریباً به بی صدایی خنک نماینده های غیرفعال نزدیک است.

به عنوان مثال، مک بوک ایر 15 اینچی با تراشه M2 اپل، که نمونه ای شاخص از یک لپ تاپ با خنک سازی غیرفعال مناسب محسوب می گردد (هرچند با محدودیت هایی همراه است)، توان گرمایی طراحی شده (TDP) حدبیشتر حدود 10 وات دارد. چیپست M2 داخل مک بوک ایر 15 اینچی می تواند تا 20 وات توان مصرف کند، اما این تنها در بازه های زمانی کوتاه امکان پذیر است. هنگام کار تحت فشار مداوم، مصرف انرژی آن تنها به حدود 9-10 وات کاهش می یابد. به همین دلیل توان پردازشی به مراتب ضعیف تری نسبت به مک بوک پرو M2 ارائه می دهد. به طور تعیین مک بوک پرو M2 با وجود اینکه از همین تراشه استفاده می نماید، ولی به لطف استفاده از فن می تواند فشار بسیار بیشتری به تراشه وارد کند.

خنک نماینده حالت جامد در برابر خنک نماینده مبتنی بر فن

در مقایسه با خنک نماینده های مبتنی بر فن، تراشه خنک نماینده می تواند به نتایج مشابهی در لپ تاپ های باریک و سبک، مینی کامپیوترها و کنسول های پرتابل دست پیدا کند، اما با نویز و فضای اشغالی کوچک تر. به عنوان مثال، یک ماژول AirJet Pro می تواند حدود 8 وات گرما را دفع کند که همراه با دفع حرارت 7 واتی به صورت غیرفعال، مجموعاً به 15 وات می رسد، که برابر با حدبیشتر توان مصرفی (TDP) کنسول پرتابل Steam Deck است. بعلاوه، یک ماژول AirJet Pro تنها 1.75 وات برق مصرف می نماید که از فن استفاده شده در Steam Deck (با مصرف 2.5 وات) کم تر است.

مهم ترین معیار عملکرد برای بیشتر کاربران Steam Deck، صدای فن است. یک تراشه AirJet Pro با تنها 24 دسی بل صدا، به طور قابل توجهی از فن Steam Deck که در زمان بارگذاری تا 38 دسی بل صدا فراوری می نماید، کم صدا تر است. بنابراین، یک ماژول خنک نماینده حالت جامد می تواند همان میزان گرما را با مصرف انرژی کمتر و بدون ایجاد سر و صدا دفع کند.

یکی دیگر از مزایای خنک نماینده حالت جامد در دستگاه های کوچک و باریک، فضای اشغالی کمتر نسبت به سیستم های خنک نماینده معمولی است. این امر می تواند منجر به جای گذاری باتری های بزرگ تر و بهبود عمر باتری این دستگاه ها گردد.

با این حال، خنک نماینده حالت جامد در شرایط فعلی، توانایی رقابت با سیستم های خنک نماینده پیشرفته مبتنی بر فن که در لپ تاپ های گیمینگ و قدرتمند استفاده می شوند را ندارد. این سیستم ها اغلب باید با توان مصرفی ترکیبی 100 وات یا بیشتر پردازنده و کارت گرافیک مقابله نمایند. برای مثال، برای خنک کردن یک لپ تاپ گیمینگ میان رده، به چیزی حدود 12 ماژول AirJet Pro و بیش از 20 وات مصرف انرژی برای کل سیستم خنک نماینده احتیاج است که میزان قابل توجهی است.

دومین مشکل عمده خنک نماینده حالت جامد، قیمت بالای آن است. در حال حاضر تنها دستگاه مجهز به خنک نماینده AirJet که می توانید بخرید، مینی کامپیوتر Zotac ZBOX PICO PI430AJ است که با پردازنده Intel Core i3-N300، 8 گیگابایت رم و بدون SSD داخلی با قیمت 600 دلار به فروش می رسد.

کدام دستگاه ها می توانند از تراشه خنک نماینده بهره مند شوند؟

لپ تاپ های سبک و باریک، مینی کامپیوترها و کنسول های پرتابل همگی می توانند از تراشه های خنک نماینده بهره مند شوند. به جای استفاده از راه چاره های ناکارآمد خنک نماینده غیرفعال یا سیستم های خنک نماینده فعال که فضای زیادی را اشغال می نمایند و در زیر بارهای سنگین سر و صدای زیادی ایجاد می نمایند، محصولات خنک نماینده حالت جامد مانند AirJet همان توان خنک نماینده یا بهتر را در یک بسته بسیار کوچکتر و بی صداتر ارائه می دهند.

با توجه به اینکه شرکت Valve توانست ظرفیت باتری Steam Deck OLED را 25 درصد نسبت به مدل معمولی تنها با استفاده از پنل OLED نازک تر افزایش دهد، تصور می کنیم افزایش ظرفیت باتری به دست آمده با استفاده از خنک نماینده فوق العاده کم حجم AirJet به جای فن ضخیم - یا دو فن در خصوص ROG Ally - بسیار بیشتر از آن باشد. گروه دیگری از محصولات که در آینده شاهد محبوبیت AirJet و راه چاره های مشابه آن ها خواهیم بود، درایوهای SSD NVMe رده بالا هستند. هم اکنون برای جلوگیری از افت عملکرد حرارتی (thermal throttling) در SSDهای PCIe 5 با عملکرد بالا، احتیاج به هیت سینک های حجیم یا حتی خنک نماینده فعال با هوا وجود دارد. به احتمال زیاد، SSDهای PCIe 6 آینده نیز در زیر فشار داغ تر خواهند شد.

آیا می توانیم تراشه خنک نماینده بخریم؟

در حال حاضر، امکان خرید مستقیم دستگاه های خنک نماینده حالت جامد وجود ندارد. این بازار در حال شکل گیری است و انتظار می رود خنک نماینده های حالت جامد در بسیاری از انواع دستگاه هایی که در اینجا به آن ها اشاره کردیم، ادغام شوند. شاید در آینده این تراشه ها به طور مستقیم راهی بازار شوند ولی در حال حاضر، شرکت Frore Systems که سازنده AirJet است، تنها با فراورینمایندگان همکاری می نماید.

منبع: HowToGeek