Главная \ Статьи \ Железный эксперимент: как правильно наносить термопасту

Железный эксперимент: как правильно наносить термопасту

« Назад

01.04.2016 07:16

О влиянии термопасты

Конечно же, умеете! Нанести термопасту на процессор — это очень просто. Сей тривиальный процесс легко описать одной короткой фразой: берешь и наносишь. Однако я задался вопросом: влияет ли способ нанесения термоинтерфейса на эффективность охлаждения чипа. Как всегда, проведем небольшой эксперимент.

Железный эксперимент: как правильно наносить термопасту
Железный эксперимент: как правильно наносить термопасту

У некоторых пользователей есть сомнения по поводу того, что между процессором (телом, выделящим тепло) и основанием системы охлаждения (телом, забирающим тепло) вообще необходима проводящая прослойка. Мы знаем, что теплопроводность меди — чаще всего основание любого кулера выполнено именно из него — составляет 401 Вт/м*К. Высокий показатель, поэтому большинство систем охлаждения и выполнены из этого цветного металла. Теплопроводность самой дешевой термопасты КПТ-8, в свою очередь, равна 1 Вт/м*К. Это что же получается? Появление такой прослойки только ухудшит эффективность охлаждения? На практике все происходит с точностью до наоборот. В мире не существует процессоров и кулеров с идеально ровными поверхностями. Микротрещины, полости и откровенный брак при производстве — все эти дефекты «сглаживает» термопаста. В противном случае туда попадет воздух, теплопроводность которого при температуре 25 градусов Цельсия равна 0,0262 Вт/м*К, а при температуре 70 градусов Цельсия — 0,0292 Вт/м*К.

Термопаста в несколько сотен раз хуже меди проводит тепло. Но без нее никуда.

Основания кулеров зачастую имеют разную форму. Иногда это баг, иногда — фича. Например, подошвы кулеров Noctua имеют специальную волнистую поверхность. Или вот водоблоки референсных «водянок» компании ASETEK получили ярко выраженную конусообразную форму. Наконец, наверняка многие знают про компанию Thermalright, а заодно про то, как в свое время преображались ее кулеры после ручной притирки и полировки основания. В общем, примеров — масса.

Основание Noctua NH-D15S
Основание Noctua NH-D15S

С некачественным нанесением термопасты по долгу службы я сталкиваюсь постоянно. Например, при изучении «внутренностей» ноутбуков то и дело встречаешь откровенно пофигистское отношение к этому несложному процессу. Понятно, что конвейерная сборка, и никто особо не будет заморачиваться над этим процессом. Однако не секрет, что лэптопы наиболее подвержены перегреву. Часто смена/обновление термоинтерфейса вкупе с бережным нанесением пасты существенно снижает температуры процессора и видеокарты. Они не троттлят, увеличивается производительность ноутбука.

Небрежное нанесение термопасты производителем ноутбука
Небрежное нанесение термопасты производителем ноутбука

Низкокачественная термопасту реально встретить даже под крышкой центрального процессора. Там, куда неопытному пользователю лучше вообще не забираться. Наиболее остро проблема проявляется в чипах Intel. С выходом поколения Ivy Bridge в 2012 году вместо припоя производитель начал использовать дешевую термопасту сомнительного качества. В итоге процессоры стали греться сильнее, но меньше разгоняться. Хуже всего дело обстоит в чипах семейства Haswell. В них используется откровенно посредственный термоинтерфейс TIM (Thermal Interface Material). Он быстро засыхает. В итоге топовым чипам, таким как Core i7-4770K, требуется серьезное охлаждение, а для оверклока — исключительно суперкулер или СВО.

Низкокачественная термопаста под крышкой Intel Core i7-4770K
Низкокачественная термопаста под крышкой Intel Core i7-4770K

Избавиться от TIM в процессорах Intel реально лишь одним способом — при помощи скальпирования. Предупреждаю: подобное действие опасно, так как чип может выйти из строя. К тому же с устройства полностью снимается вся гарантия. И все же удаление высохшей термопасты с последующим нанесением жидкого металла кардинальным образом улучшает ситуацию. Core i7-4770K после скальпирования переродился, он стал холоднее на (!) 22 градуса Цельсия. Плюс в разгоне показал себя как настоящий оверклокерский процессор. Подробно о скальпировании процессоров Haswell и Skylake я уже писал.

Результаты скальпирования центрального процессора
Результаты скальпирования центрального процессора

Как видите, недооценивать значимость термопасты в системе нельзя. Наверное, именно поэтому в продаже находится большое количество всевозможных паст. В основном их выпускают те же фирмы, которые производят кулеры. Естественно, качество и эффективность охлаждения у той или иной продукции различается. Я уже писал, что теплопроводность КПТ-8 (кремнийорганическая паста теплопроводная) равна 1 Вт/м*К. Эффективность «Алсил-3», основанной на базе оксида алюминия, составляет примерно 1,6-1,8 Вт/м*К. Есть еще термопасты, в основе которых используется оксид серебра. Они обладают теплопроводностью на уровне 7-8 Вт/м*К. У моего любимого жидкого металла — 70-80 Вт/м*К, но его нельзя использовать при соединении двух металлических поверхностей. Вызовет реакцию с необратимыми последствиями.

У термопаст разный состав, разная стоимость и разная теплопроводность. Но не ждите кардинальных отличий в эффективности охлаждения

Ниже приведено сравнение эффективности охлаждения дешевой КПТ-8 с дорогой Noctua NT-H1. В стенде использовался процессор Intel Core i7-5960X (обзор), функционирующий на частоте 3,5 ГГц. Более дорогой интерфейс ожидаемо оказался эффективнее более дешевого. Приблизительно на семь градусов Цельсия. С одной стороны, разница небольшая. Особенно с учетом стоимости грамма вещества. С другой стороны, иногда именно этих шести-семи градусов достаточно для обеспечения более стабильной работы компьютера. Так что на термопасте лучше не экономить.

Сравнение эффективности охлаждения КПТ-8 и Noctua NT-H1
Сравнение эффективности охлаждения КПТ-8 и Noctua NT-H1

Ниже приведена условная стоимость грамма той или иной термопасты. Как правило, тюбика на 3-4 грамма хватает на 4-5 раз. Если рационально использовать продукт, конечно же. Впрочем, именно для этого мы здесь и собрались.

Стоимость одного грамма термопасты

Titan TTC-G30015

186,6 руб.

GELID GC-Extreme

159 руб.

Noctua NT-H1

140 руб.

Zalman ZM-STG2

137,1 руб.

Deepcool Z5

130 руб.

Arctic Silver 5

126,6 руб.

Thermalright Chill Factor 3

117,5 руб.

Алсил-3

70 руб.

Arctic Cooling MX-4

68,5 руб.

Алсил-5

50 руб.

Arctic Cooling MX-2

44,6 руб.

КПТ-8

4,4 руб.

Тестирование

Для эксперимента я использовал мощный центральный процессор Core i7-5960X с TDP 140 Вт. Частоту для всех восьми ядер зафиксировал на стабильной частоте 3,5 ГГц при напряжении VCore 1,05 В. Охлаждала чип необслуживаемая система водяного охлаждения Corsair H110i GT. Частота вращения вентиляторов аналогичным образом фиксировалась строго на частоте 550 об/мин. Температура помещения составляла 24,5 градуса Цельсия.

Haswell-E — это самый большой (по габаритам) настольный процессор Intel

Главным героем эксперимента стал 125-граммовый тюбик народной (читай — самой дешевой) термопасты КПТ-8. После каждого нанесения интерфейса поверхности процессора и кулера обезжиривались. Затем процедура повторялась. Нагружал тестовый стенд программный пакет LinX 0.6.5. Каждый тест длился 15 минут.

Тюбик термопасты КПТ-8
Тюбик термопасты КПТ-8

Так как правильно наносить термопасту? На примере тех же сборщиков ноутбуков мы видим, что этому моменту не придается никакого значения. Может и не надо? Существует мнение, что единственно правильным методом является равномерное нанесение термопасты по всей площади теплораспределительной крышки центрального процессора. Такой способ гарантирует наличие прослойки интерфейса во всех местах между подошвой кулера и чипом. Лично я придерживаюсь именно этого метода. Назову его «классикой».

Второй распространенный метод — нанесение капли пасты по центру крышки чипа. По идее кулер сделает всю остальную работу за вас, а именно во время прижима равномерно распределит термоинтерфейс между основанием и теплораспределительной крышкой «камня».

Классика — это когда термопаста наносится ровным тонким слоем по всей поверхности крышки процессора

А что насчет других способов? Процессор внешне имеет квадратную или перпендикулярную форму, но непосредственно кристалл, находящийся под теплораспределительной крышкой, бывает разный. Я уже приводил в качестве примера скальпированный Core i7-4770K. У него кремниевый чип имеет ярко выраженную прямоугольную форму. На самом деле, такой «камень» очень тяжело охлаждать, что и показывает практика. Кристаллы Skylake скорее стремятся к квадратной форме. Haswell-E, используемые в этой статье, — тоже. Поэтому к «классике» и «капле» добавлено еще шесть методов нанесения. Большинство — забавы ради.

«Капля» «Плюс» «Крест» «Вертикальная линия»
«Горизонтальная линия» «Спираль» «Мишень» «Классика»

Впрочем, результаты получились вполне серьезные. Сильнее всего процессор нагрелся при способе под названием «Горизонтальная полоса». С этим же методом зафиксирован максимальный показаетль нагрева одного из ядер — 79 градусов Цельсия. Меньше всего чип грелся при схеме под условным названием «Плюс». Однако разница между худшим и лучшим результатами составила всего 2,5 градуса Цельсия. Подобный итог наталкивает на единственно возможный вывод: особо заморачиваться над нанесением пасты на крышку процессора нет никакого смысла. Наиболее распространенные методы — «Классика» и «Капля» — заняли третье и четвертое места соответственно.

Результаты тестирования
Результаты тестирования

Более наглядно результаты тестирования отображены на графике ниже.

Результаты тестирования
Результаты тестирования

В заключение

И победителем становится…

«Плюс»

Вот что «крест животворящий» делает! Он же «Плюс». Статья — шуточная, но, как известно, в каждой шутке есть доля правды. Термопаста для компьютера — это важно. Эксперимент показал, что не только качество интерфейса сказывается на эффективности охлаждения, но и метод нанесения. Однако будем честны: разницу в 2,5 градуса Цельсия между лучшим и худшим способами при всем желании не назовешь существенной. Поэтому наносите пасту так, как вам того хочется. Главное — не переборщите с количеством.

Как видите, многое в этом вопросе зависит и от качества кулера. Крепеж Corsair H110i GT обеспечивает надежный и сильный прижим основания к процессору. Подошва ровная. Поэтому при любом способе нанесения термопаста более-менее равномерно распределяется по поверхности теплораспределительной крышки процессора. И на эффективности охлаждения тот или иной способ практически не сказывается.

 

Источник: Ferra