Raffreddamento

Pasta termica sulla CPU: come si applica e nozioni generali

Pagina 1: Pasta termica sulla CPU: come si applica e nozioni generali

Introduzione

Lavoriamo a questo articolo sulle paste termiche da oltre sei mesi. Un po' perché coinvolge quasi 40 prodotti, e un po' perché abbiamo dovuto trovare una metodologia di test che ci permettesse di trarre conclusioni chiare e trasparenti. Dato il gran numero di prodotti, poi, abbiamo deciso di dividere l'articolo in due parti. Il primo, questo, è più teorico mentre il secondo mostra tutti i risultati dei benchmark.

In queste pagine parliamo delle proprietà termiche delle CPU, i diversi tipi di superfici, le informazioni sulle varie paste termiche, i metodi per applicarle, l'uso di un dissipatore a liquido o aria, e tutto ciò che concerne le differenti pressioni imposte dai sistemi di montaggio. Se una certa pasta termica funziona bene con un dissipatore potrebbe rivelarsi inadeguata per un altro, e perciò abbiamo testato le paste termiche in diverse condizioni: su CPU AMD e Intel, con un dissipatore a liquido, uno ad aria con un'alta pressione di montaggio e uno più standard, che rappresenta i dissipatori forniti con la maggior parte dei processori.

Oltre alle CPU abbiamo provato anche l'adattabilità delle paste termiche al raffreddamento delle GPU, e valutato la loro viscosità e la facilità d'uso. Iniziamo dalle basi.

Heat Spreader

Quando tagliamo una CPU a metà, si vede che il chip (die) è molto più piccolo del package completo, e che il die tocca solo una parte dell'heatspreader (diffusore di calore). Il lavoro di questo componente è distribuire il calore proveniente dal die della CPU su un'area maggiore, per far sì che il dissipatore possa raffreddarla.

Il disegno illustra due fatti poco noti: il primo è che i produttori di CPU colmano il gap tra il die e l'heatspreader con materiale termoconduttivo. AMD, come anche Intel in passato, colma quel vuoto con un qualche tipo di saldatura, mentre Intel usa un composto termico, che ha una resistenza termica maggiore ma probabilmente permette di risparmiare qualche soldo in fase produttiva. Questo spiega perché overcloccare le CPU Intel è diventato più difficile dall'introduzione dell'architettura Ivy Bridge.

HeatSpreader, hot spot e conseguenze terribili

L'altra cosa che mostra il disegno è che date le differenti dimensioni del die della CPU e dell'heatspreader, ci sono alcune aree di quest'ultimo che saranno più fredde dell'area direttamente sopra il die. L'area più calda è chiamata hot spot (punto caldo) perché è scaldata direttamente dal die che è al di sotto. Le due immagini che seguono illustrano che cos'è un punto caldo, anche se in realtà non è così semplice; i core della CPU potrebbero essere caricati in modo differente, e c'è anche il problema della grafica integrata nel die – che può essere più o meno attiva dei core x86. Osserviamo, qui sotto, il die nel suo complesso e l'heatspreader sopra di lui.

Intel Core i7-3770K

AMD FX-8350

Per via del processo produttivo a 22 nanometri le CPU Intel hanno punti caldi più piccoli di quelle AMD. È una cosa da tenere a mente quando scegliete un dissipatore. Dopotutto dovete anzitutto dissipare il calore dal punto caldo.

Benefici e svantaggi dei dissipatori DHT

I dissipatori per le CPU con heatpipe esposte e che attraversano la base sono l'ultima moda. Permettono certamente di risparmiare durante la produzione, anche se i reparti marketing riescono a vendere questo progetto come una caratteristica che riesce a migliorare le prestazioni. Ci sono però degli svantaggi: consideriamo un dissipatore con quattro heatpipe, come lo Xigmatek Achilles che vedete nell'immagine sotto. Le heatpipe più esterne mancano completamente il punto caldo, e persino quelle più interne coprono lo stretto punto caldo di una CPU Ivy Bridge solo parzialmente. Aggiungete al danno anche la beffa, la soluzione di raffreddamento di solito non può essere ruotata di 90 gradi.

Il problema con le soluzioni DHT

Se potessimo ruotare il dissipatore saremmo in grado di migliorare la situazione. Le CPU AMD solitamente non soffrono di quel problema per via dell'area del die più grande e l'orientamento della CPU, e nella maggior parte dei casi tutte le heatpipe attraversano il punto caldo. Se volete un dissipatore DHT, consideratene uno con cinque heatpipe per una più moderna CPU Intel e provate a evitare i progetti con ampi spazi vuoti tra le heatpipe piatte che attraversano la base.

Una prima valutazione

Sbagliando il dissipatore potete perdere più prestazioni termiche di quante la pasta termica più costosa ve ne possa far recuperare! Le notizie brutte però non sono finite. Diamo uno sguardo a ciò che succede tra l'heatspreader e il dissipatore.

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