Dissipateurs - tout ce que vous devez savoir 【guide complet】

Sur le marché, nous trouvons des processeurs et des cartes graphiques de plus en plus puissants, nécessitant des dissipateurs thermiques proportionnels en termes de performances. Si ce n'était pas pour leur utilisation, les ordinateurs en tant que tels ne pourraient pas fonctionner, du moins les ordinateurs de bureau ou portables, car leurs principaux composants brûleraient sans remède.

Dans cet article, nous allons essayer de connaître en profondeur les dissipateurs thermiques informatiques, leurs éléments, les principes de fonctionnement et les types qui existent. Si vous songez à en acheter un, ne manquez pas cet article, alors commençons!

Index du contenu

Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique

Le dissipateur thermique est l'élément qui est responsable de la dissipation ou de l'élimination de la chaleur générée par un composant électronique en raison de son utilisation. Il existe de nombreux types de dissipateurs thermiques, tels que l'air, le refroidissement liquide ou même la convection directe dans les composants immergés dans un liquide non conducteur. Mais ceux que nous aborderons ici sont les refroidisseurs d'air, les plus courants à connecter et ceux utilisés par la plupart des utilisateurs.

En fait, dans un ordinateur, nous ne trouvons pas seulement un dissipateur thermique, nous pouvons penser que le dissipateur thermique n'est que le bloc qui se trouve au-dessus du CPU ou de la carte graphique, mais rien n'est plus éloigné de la réalité. D'autres composants tels que le chipset de la carte mère ou le VRM du même, ont également besoin de dissipateurs thermiques.

C'est précisément ce dernier élément qui a pris une importance considérable ces derniers temps. Le VRM est le système d'alimentation du processeur, et en tant que tel, il doit envoyer une grande quantité de courant pour qu'il fonctionne, nous parlons entre 90 et 200 ampères (A) à environ 1, 2-15V. Les MOSFETS sont des transistors qui régulent le courant envoyé au CPU et à la mémoire, ils deviennent donc très chauds. On retrouve également des dissipateurs thermiques dans l'alimentation pour la même raison, et en général dans toute puce fonctionnant à haute fréquence.

Comment ça marche vraiment: fondement physique des dissipateurs thermiques

Tout commence par la façon dont un composant électronique génère de la chaleur, ce qu'on appelle l' effet Joule. C'est un phénomène qui se produit lorsque des électrons se déplacent dans un conducteur. Par conséquent, une augmentation de la température se produira en raison de l'énergie cinétique et des collisions entre elles. Plus l'intensité énergétique est élevée, plus le flux d'électrons sera important dans le conducteur et, par conséquent, plus de chaleur sera libérée. Celui-ci est extensible aux puces de silicium, à l'intérieur desquelles un grand nombre d'électrons se condensent sous forme d'impulsions électriques.

Nous pouvons parfaitement voir ce phénomène dans cette capture thermique. Lorsqu'un PC consomme une grande quantité d'énergie, même les conducteurs augmentent de température.

Cela dit, le dissipateur thermique n'est rien de plus qu'un bloc métallique composé de centaines d'ailettes qui est en contact direct avec la puce à travers une pâte thermique. De cette façon, la chaleur générée par la puce passe dans le dissipateur thermique et de celui-ci à l'environnement. Généralement, un ou deux ventilateurs sont placés au-dessus des dissipateurs thermiques pour aider à éliminer la chaleur du métal. En substance, deux mécanismes d'échange de chaleur interviennent:

• Conduction: c'est le phénomène par lequel un corps solide plus chaud transmet sa chaleur à un corps plus froid qui est en contact avec lui. Cela se produit précisément entre l'IHS du processeur et le dissipateur thermique. Ensuite, nous verrons qu'il y a une certaine résistance thermique entre eux. Convection: La convection est un autre phénomène de transfert de chaleur qui se produit uniquement dans les fluides, l'eau, l'air ou la vapeur. Dans ce cas, l'air atteint les ailettes du dissipateur thermique, de préférence à grande vitesse, de sorte qu'il peut absorber plus de chaleur des ailettes chaudes du dissipateur thermique.

Magnitudes pour savoir si un dissipateur thermique est bon

Vu le fonctionnement du point de vue technique, il faudra encore connaître les principales grandeurs impliquées dans un bon dissipateur thermique. S'il est vrai que nombre d'entre elles ne se reflètent pas dans les spécifications, pour les plus curieux elles seront intéressantes.

• TDP: Le TDP est sans aucun doute le paramètre le plus important d'un dissipateur thermique, car il est très représentatif. Nous appelons TDP (Thermal Design Power) la quantité de chaleur qu'un composant électronique devrait générer lorsqu'il est à sa charge maximale. Ce paramètre apparaît sur les processeurs et les dissipateurs thermiques et n'a rien à voir avec la consommation électrique du composant électronique lui-même. Ainsi, le processeur est configuré pour prendre en charge le TDP maximum, donc un dissipateur thermique doit avoir le même ou plus pour que le CPU fonctionne en toute sécurité. CPU TDP <Dissipateur TDP, toujours. Conductivité et résistivité: la conductivité est la capacité à transporter la chaleur d'un corps ou d'une substance. Et la résistivité, car au contraire, la résistance qu'elle présente pour conduire la chaleur. La conductivité est mesurée en W / mK (Watt par mètre Kelvin) et plus elle est meilleure. Résistance thermique: la résistance thermique est le phénomène qui s'oppose au passage de chaleur d'un élément à un autre. C'est comme une résistance électrique, plus elle est grande, plus il sera difficile à la chaleur de passer. Dans un système de réfrigération, de nombreuses résistances thermiques interviennent, par exemple, le contact du CPU et du dissipateur thermique, le contact entre l'encapsulation et les noyaux, etc. Il s'agit donc de mettre des éléments à haute conductivité, pour éviter ces résistances. Surface de contact: La surface de contact n'est pas indiquée dans les spécifications, car elle fait partie de la conception du dissipateur thermique. Si nous devions faire face à une plaque avec un Noctua D15, laquelle diriez-vous avoir plus de surface de contact? Eh bien l'évier sans aucun doute. Ce paramètre mesure la surface totale qui sera baignée par l'air. Plus il y a d'ailettes, plus la surface d'échange est grande, car elles ont toutes deux faces, l'une après l'autre multipliée par des centaines. Débit et pression d'air: ces paramètres sont relatifs aux ventilateurs. Le débit d'air est la quantité d'air qu'un ventilateur met en mouvement, et est mesuré en CFM, tandis que la pression statique est la force avec laquelle l'air frappe les ailettes, et est mesurée en mmH2O. Dans un radiateur, nous voulons la pression maximale possible avec un débit élevé.

Composants et pièces de dissipateurs thermiques

Après avoir vu les paramètres impliqués dans le fonctionnement d'un dissipateur thermique PC, il n'est pas question de savoir quels éléments en font partie. Ou plutôt, comment un dissipateur thermique intéressant est construit. De plus, nous verrons les éléments qui interviennent juste après les cœurs DIE ou processeur.

IHS

L'IHS, ou Integrated Heat Spreader, est l'encapsulation du CPU. Ici, tout commence, car c'est le premier élément en contact avec les cœurs du processeur, qui génère vraiment la chaleur du composant électronique. Ce boîtier est en cuivre et les processeurs les plus puissants sont directement soudés au DIE pour éliminer au minimum la résistance thermique.

Cela garantit que toute la chaleur possible passe dans les meilleures conditions aux autres éléments de dissipation. Il y a des puces qui n'ont pas cette encapsulation, comme les GPU, le dissipateur thermique entre en contact direct avec le DIE des cœurs à l'aide de pâte thermique, donc le transfert est plus efficace. Le processus de retrait de l'IHS et de mise en contact direct du dissipateur thermique avec le DIE est appelé Delidding. Avec la pâte thermique à base de métal liquide, vous pouvez améliorer les températures jusqu'à 20 ° C ou plus.

Pâte thermique

L'élément avec la résistance thermique la plus élevée dans l'ensemble dissipateur thermique. Il est très important d'avoir un très bon passage thermique dans des puces puissantes, car sa conductivité sera plus élevée. La pâte thermique a pour fonction d'améliorer autant que possible la connexion entre IHS ou DIE et le bloc froid du dissipateur thermique.

Bien qu'il nous semble qu'un bloc est très bien poli, le contact microscopique n'est pas parfait car il est solide, donc un élément qui les relie physiquement est nécessaire pour que la conduction thermique ait un effet.

Sur le marché, nous avons trois types de pâte thermique, ceux de type céramique, généralement blancs, ceux de type métallique, presque toujours gris ou argent ou ceux de métal liquide qui semblent, eh bien, de métal liquide. Les métalliques sont les plus courants, avec un très bon rapport performance / prix et atteignant des conductivités allant jusqu'à 13 W / mK. Ceux en métal liquide sont normalement utilisés pour le déliddage et ont des conductivités allant jusqu'à 80 W / mK.

Blocage à froid

Le bloc froid est la base du dissipateur thermique, qui entre en contact avec le processeur ou la puce électronique. Il est généralement plus grand que l'IHS lui-même, pour assurer une réception et un transfert de chaleur maximaux.

Un bon dissipateur thermique a toujours une base en cuivre. Ce métal a une conductivité comprise entre 372 et 385 W / mK, étant seulement dépassé par l'argent et d'autres métaux plus chers. Notez la différence entre cette valeur et celle offerte par une pâte thermique.

Caloducs

Nous supposons que nous évaluons un dissipateur thermique de bonne performance, et ceux-ci ont toujours des caloducs ou des caloducs. Comme le bloc froid, ils sont en cuivre ou en cuivre nickelé.

Leur fonction est très simple mais très importante, pour prendre toute la chaleur du bloc froid et la transporter jusqu'aux tours à ailettes au-dessus. Parfois, cela se fait de manière très visuelle avec les caloducs séparant le bloc des tours, et d'autres sont intégrés dans l'ensemble, comme c'est le cas avec les prismes Wrait de l'AMD.

Tour ou bloc à ailettes

Après les deux éléments précédents, nous avons le dissipateur thermique lui-même. Il s'agit d'un élément en forme de tour rectangulaire ou carré pourvu d'un nombre incroyable d'ailettes réunies par des caloducs ou d'autres ailettes. Ils sont toujours en aluminium, un métal plus léger que le cuivre et avec une conductivité de 237 W / mK. La chaleur se dilate dans chacun d'eux, pour la transférer par convection à l'air qui est en contact avec sa surface.

Ventilateur

Nous pensons qu'il fait également partie du dissipateur thermique pour effectuer l'important travail de création d'un flux d'air à grande vitesse afin que la convection, au lieu d'être naturelle, soit forcée et élimine plus de chaleur du métal.

Les dissipateurs thermiques actuels transportent généralement presque tous un ou deux ventilateurs, bien qu'ils n'aient pas nécessairement une taille standard comme cela se produit dans ceux qui sont vendus séparément pour le châssis.

Types de dissipateurs thermiques

Nous proposons également différents types de dissipateurs sur le marché. Chacun d'eux est orienté vers une fonctionnalité différente, si nous pouvons également les classer de différentes manières.

Dissipateurs passifs

Un dissipateur de chaleur passif est celui qui n'a pas d'élément électrique qui fonctionne pour l'aider à évacuer la chaleur, par exemple un ventilateur. Ces dissipateurs thermiques ne sont généralement pas utilisés pour les processeurs, bien qu'ils le soient pour les chipsets ou VRM. Ce sont simplement des blocs d'aluminium ou de cuivre à ailettes qui expulsent la chaleur par convection naturelle.

Dissipateurs actifs

Contrairement aux autres, ces dissipateurs thermiques ont un élément en charge de maximiser les échanges thermiques avec l'environnement. Les ventilateurs montés sur eux ont un contrôle de courant PWM ou analogique pour différentes révolutions par minute en fonction de la température du processeur. C'est précisément pour cette raison que ce sont des dissipateurs thermiques actifs.

Radiateur tour

Si nous examinons sa conception, nous en avons également plusieurs types, dont l'un est le dissipateur thermique de la tour. Cette configuration est basée sur un bloc froid pourvu d'une grande tour à ailettes qui ne lui est pas nécessairement rattachée directement, mais par des caloducs. Nous pouvons trouver des dissipateurs thermiques d'une, deux et même quatre tours avec un design extravagant. Ses mesures sont généralement d'environ 120 mm de large et jusqu'à 170 mm de haut, conçues pour plus de 1500 grammes.

Une caractéristique de ces derniers est que les ventilateurs sont placés verticalement par rapport au plan de la carte mère. Cela n'annule pas le fait d'avoir des modèles avec eux horizontalement.

Dissipateurs à profil bas

Contrairement aux précédents qui ont une hauteur considérable, ceux-ci parient avec des configurations très basses pour des châssis étroits ou des espaces réduits. On peut considérer qu'ils ont une tour, bien qu'elle soit horizontale. Ils ont même des fans pris en sandwich entre cette tour et le bloc froid.

Contrairement aux précédents, les ventilateurs sont toujours placés horizontalement et parallèlement au plan de la plaque de base, expulsant l'air verticalement ou axialement.

Dissipateurs thermiques

Les refroidisseurs soufflants sont utilisés pour les cartes graphiques et autres composants sous forme de cartes d'extension. Actuellement, nous trouvons également des configurations similaires pour les chipsets de haute puissance comme l'AMD X570. On les retrouve également en HTPC ou NAS, qui en raison de leur petit espace sont les plus efficaces.

Ils se caractérisent par un ventilateur centrifuge qui absorbe l'air et l'expulse sur le bloc à ailettes parallèlement aux ailettes. Ils sont généralement moins efficaces que les dissipateurs thermiques précédents.

Dissipateurs stock

Ce n'est pas une conception en tant que telle, mais ce sont les dissipateurs thermiques que le fabricant du processeur inclut dans son pack d'achat. Il en existe de très bonne qualité comme celles d'AMD, et d'autres très mauvaises comme celle d'Intel.

Refroidissement liquide

Ces systèmes sont constitués d'un circuit fermé d'eau distillée ou de tout autre liquide pouvant être utilisé. Ce liquide reste en mouvement continu grâce à une pompe ou un réservoir muni d'une pompe pour qu'il traverse les différents blocs installés sur la quincaillerie à réfrigérer. À son tour, le liquide chaud traverse ce qui est essentiellement un radiateur en forme de radiateur, plus ou moins grand, muni de ventilateurs. De cette façon, le liquide se refroidit à nouveau, répétant le cycle indéfiniment pendant que notre équipement fonctionne.

Dissipateur pour ordinateur portable

Dans une catégorie spéciale, nous pouvons mettre le dissipateur thermique des ordinateurs portables, des systèmes qui valent la peine d'être vus en action parce que certains fonctionnent vraiment.

Ces dissipateurs sont assez spéciaux, car ils profitent au maximum du phénomène de conduction. Grâce aux blocs froids installés sur les GPU et les CPU à partir desquels des caloducs en cuivre nu longs et épais sortent, apportant de la chaleur dans la zone de dissipation. Cette zone est composée d' un, deux ou jusqu'à quatre ventilateurs centrifuges qui soufflent la chaleur entre les petits blocs à ailettes.

Que prendre en compte pour son montage

Le montage d'un dissipateur thermique PC n'est pas trop compliqué, et il n'y a pas beaucoup de facteurs à prendre en compte lors du montage, dans le seul but de sa compatibilité et de ses mesures.

Nous nous référons à la compatibilité avec la plate - forme que nous avons sur notre PC. Chaque fabricant a ses propres prises pour installer les processeurs, donc les poignées et la taille ne sont pas les mêmes. Par exemple, Intel en possède actuellement deux: le LGA 2066 pour les gammes X et XE Workstation, et le LGA 1151 pour le bureau Intel Core ix. D'un autre côté, AMD en a également deux, l' AM4 pour Ryzen et le TR4 pour Threadripper, bien que ceux-ci soient presque toujours accompagnés d'un refroidissement liquide. Dans tous les cas, les dissipateurs non disponibles sont toujours livrés avec des systèmes de montage compatibles avec toutes les prises.

En ce qui concerne les mesures, il y en a deux dont nous devons tenir compte. D'une part, la hauteur du dissipateur thermique, qu'il faut comparer à la hauteur admissible avec notre châssis, en fonction de ses spécifications. D'autre part, la largeur et l'espace disponibles pour la mémoire RAM. Les grands dissipateurs thermiques prennent tellement de place qu'ils obtiennent sur la RAM, nous devons donc savoir quel profil ils prennent en charge.

Un troisième élément important est de savoir si le dissipateur thermique est livré avec une seringue à pâte thermique ou déjà préinstallé dans le bloc. La plupart l'apportent, mais il n'est pas nécessaire de s'assurer au cas où nous devions l'acheter séparément.

Avantages et inconvénients des dissipateurs thermiques

Comme nous l'avons fait dans l'article sur le refroidissement liquide, nous verrons également ici les avantages et les inconvénients de l'utilisation des dissipateurs thermiques.

avantage

• Compatibilité PC élevée Tailles pour presque tous les goûts Bon marché et efficace même pour les processeurs puissants Peu de câbles et installation facile Plus fiable que le refroidissement liquide, pas de fluide ou de pompes qui peuvent échouer Maintenance simple, juste nettoyer la poussière

Inconvénients

• Pour les processeurs avec plus de 8 cœurs, ils peuvent venir à droite Ils prennent beaucoup de place et sont lourds Limitations pour la hauteur du châssis et la hauteur de la RAM Esthétique peu raffinée

Conclusion et guide des meilleurs dissipateurs thermiques pour PC

Nous terminons cet article dans lequel nous discutons en profondeur de la question des dissipateurs thermiques. Surtout, nous nous sommes concentrés sur son fonctionnement et ses fondamentaux de construction et de composants, car il s'agit d'un des sujets les moins traités.

Un bon dissipateur thermique peut parfaitement répondre au besoin de refroidissement liquide, car il existe des configurations brutales sur le marché comme les Noctua NH-D15, Gamer Storm Assassin ou l'énorme Scythe Ninja 5 et Cooler Master Wraith Ripper. Maintenant, nous vous laissons avec notre guide.

Guide des meilleurs dissipateurs thermiques, ventilateurs et refroidissement liquide pour PC

Quel dissipateur thermique avez-vous sur votre PC? Préférez-vous des refroidisseurs d'air ou un refroidissement liquide?