Su götürmez bir gerçek olarak, bir dizüstü bilgisayarda verimli bir termal sistem tasarlamak ve uygulamak, tüm bileşenlerin tam potansiyeline ulaşmasını sağlamak için sistemdeki her bir bileşenin Ar-Ge ve doğru seçilmesini gerektirir. Bu temel makalede, termal tasarım sürecinin her adımına neyin girdiğine ve OEM'lerin termal tasarımlarını maksimum verimlilik için nasıl test edip prototip haline getirdiğine bir göz atacağız. İşlemi daha iyi göstermek için tüm çekirdeklerde engellenmeden çalışabilen MSI'ın amiral gemisi GT76 dizüstü bilgisayarını örnek alıyoruz.
Termal tasarım, bir dizüstü bilgisayarın throttling'e girmeden daha uzun süre en yüksek performansa ulaşmasına izin vermelidir.
Giriş
Ellerinizde ince fakat güçlü laptop canavarına sahipsiniz ve bu teorik olarak size oyun dünyasının efendisi olmak için ihtiyacınız olan tüm FPS değerlerini sunuyor. Kurulumdan sonra ayakta kalan son kişi olmayı umarak neşe içerisinde oyuna başlayabilirsiniz! Oyunda geçirilen otuz dakika sonucunda, FPS değerlerinizin düştüğünü ve laptopunuzun bir fırına dönüştüğünü görürsünüz. Sonuçta, özellikler gerçek dünya performansına tam olarak uymuyormuş gibi görünür. Az önce yaşadığınız şey, yetersiz soğutma nedeniyle hızınızı daraltan bir deneyiminizdi.
Dizüstü bilgisayarlarda uygun soğutmanın önemi şakaya gelmez. Notebookcheck'in düzenli okuyucuları, amiral gemisi bileşenlerini kullanan dizüstü bilgisayarların soğutma sistemlerini ve ilgili kısma tuzaklarını doğru bir şekilde değerlendirme ihtiyacını vurguladığımız birçok makalenin farkında olacaklardır. Uygun olmayan soğutma, önemli performans kaybına neden olabilir ve sonuçta daha az performans gösteren bir dizüstü bilgisayar için daha fazla ödeme yapabilirsiniz.
Bir dizüstü bilgisayar satın alırken, OEM'in soğutma mekanizmasını nasıl uyguladığını anlamak, iyi performans potansiyelini ortaya çıkarmanın bir yoludur. Bir dizüstü bilgisayarda soğutma için aldığınız performans, bir masaüstü bilgisayarda aldığınızdan çok daha azdır.Bu nedenle OEM'ler, tam bir masaüstü sınıfı Intel Core İ9-9980HK ve bir Nidia GeForce RTX 2080 gibi bileşenleri serin tutmak için yenilikçi yollar bulmuşlardır. Bu yazıda, OEM'lerin son zamanlarda yapmayı başardığı bazı iyileştirmelerle birlikte, bu sürece giren bileşenlerin seçimi ve prototipleme de dahil olmak üzere etkili bir soğutma çözümü tasarlamaya giden şeylere bir göz atacağız. MSI GT76 gibi bir dizüstü bilgisayarın 8 Ghz'deki tüm 5 çekirdeklerini çalıştırmasına neyin girdiğini bilmek ister misiniz? Okumaya devam edin.
Başarılı bir termal çözüm tasarlama
CPU, GPU ve VRM gibi önemli bileşenlerin ısı dağılımı gereksinimlerini kapsayabilecek iyi bir termal çözüm tasarlamak önemsiz bir konu değildir. Bir çok faktör ve test, çiplerin ne kadar ısı ürettiğini ve belirli dizüstü bilgisayar form faktörüne ne kadar iyi uyabileceğini anlamaya çalışıyor.
Bir dizüstü bilgisayarın soğutma çözümü tasarlama süreci, Ar-Ge sürecinin çok önemli bir yönüdür ve bu aşağıda ayrıntılı olarak gösterilmiştir. Her OEM performansını en üst düzeye çıkarmak için termal tasarım kendi özel yolunda olurken, termal blok, ısı borular, ısı yayıcılar ve fanların kullanımı ile ilgili kavramların neredeyse tüm üreticiler arasında uygulanabilir olduğunu unutmayın.
MSI GP75 Leopard 9sd'deki soğutma sistemi.
Eski termal bloktan bir "çip"
Resmedilen MSI GP75 Leopard'ın iç kısımlarına bir göz atın. Bu 1080p oyun için çok başarılı bir dizüstü bilgisayardır ve Intel Core i7-9750H ve Nvidia GeForce GTX 1660Ti tarafından güçlendirilmiştir. Görüntüden, CPU'dan ve GPU'DAN fanlara doğru uzanan birden fazla bakır ısı borusunu görüyoruz. Yakından bakarsanız, bu bakır boruların aslında her iki işlemcide de bulunan bir bakır bloktan uzaklaştığını görebilirsiniz. Bu bakır blok veya termal blok, bir termal macun ile gerçek CPU/GPU ile temas eder. Böylece ısı transferi CPU/GPU > macun > blok > ısı boruları olarak gerçekleşir. Fikir, verimli dağılım için çipten termal bloğa mümkün olduğunca hızlı ısı transferinde bulunmaktır. Peki bu niçin bu kadar önemlidir?
2018 Apple MacBook Pro Core i9-8950HK ile yetersiz soğutma nedeniyle popülerliği yakalayamadı. (Kaynak: YouTube Dave Lee)
Çok fazla ayrıntıya girmeden, her çip, nominal TDP'DE çalıştırıldığında belirli bir miktarda ısıyı dağıtmak için derecelendirilmiştir. Çip üreticileri arasında TDP'nin nasıl hesaplandığına dair bir fikir birliği bulunmamakla birlikte, OEM'ler bu TDP'nin belirli bir şasi boyutu içinde ne kadar ileri itilebileceğini görmek için kendi testlerini yaparlar. Şimdi, eğer ısı çipten zamanında çekilmezse, çipin etrafındaki artan ısı zarfı, hasarı önlemek için daha düşük bir frekansta çalışmaya zorlar ve böylece performansı etkiler. Buradaki nokta; Core i9'lu Apple MacBook Pro'nun başlangıçta zayıf termal tasarım nedeniyle nominal destek frekansına nasıl ulaşamadığıdır.
Ayrıca, aşırı ısı, çipin saat döngüsünde daha düşük bir verimlilikte çalışacağı anlamına gelir ve gerekli frekansa çarpmış gibi görünse de, genel performans tehlikeye girer. Overclock yeteneği de ciddi şekilde engellenir. https://i.imgyukle.com/2019/08/16/oJxu9y.jpg
MSI GT 76'da kullanılan bakır blok. Bozuk yüzey vs CNC destekli cilalı yüzey.
Bu nedenle, ısının yüksek verimlilikle ve mümkün olan en kısa sürede çipten çekilmesi önemlidir. Bakır, yüksek iletkenliği nedeniyle termal bloklar için tercih edilen seçimdir. Çoğu dizüstü bilgisayardaki bakır blok, mikroskobik düzeyde termal macunla kapsamlı bir temasa izin vermeyen pürüzlü bir yüzeye sahiptir. Bu sorunu aşmak ve daha verimli iletkenlik sunmak için, MSI GT76 gibi daha güçlü oyun dizüstü bilgisayarları, işlemciden daha iyi ısı dağılımına yardımcı olan yüzey temas alanını en üst düzeye çıkarmak için CNC cilalı bakır bir blok kullanır.
İyi ısılar hala bir "ısı borusu" rüyasıdır.
Isı borusu çalışma prensibi. (Kaynak: Wikipedia )
Böylelikle çipten ısıyı verimli bir şekilde çıkardıktan sonra, bu ısıyı ısı boruları yoluyla CPU/GPU montajından uzaklaştırmamız gerekiyor. Bir ısı borusu bir evaparatör bölümü ve bir kondenser bölümünden oluşur ve teknik olarak iki fazlı bir ısı taşıma sistemi olarak adlandırılır. Bir ısı borusunda, bir sıvı (genellikle su) termal bloktan ısıyı emer ve borunun boşluğu boyunca daha düşük bir sıcaklığa (kondansatör bölümü) giden buhar (evaparatör bölümü) haline dönüştürülür. Bir ısı borusunda, bir sıvı (genellikle su) termal bloktan ısıyı emer ve borunun boşluğu boyunca daha düşük bir sıcaklığa (kondansatör bölümü) giden buhar (evaparatör bölümü) haline dönüştürülür.
Isı transferi şematik. (Kaynak: Calyos)
Örnek olarak, beraberindeki diyagramı düşünün. Isı borusundaki sıvının buhara ısındığını, ısı transfer alanına gittiğini, ısıyı aktardığını ve sıvı forma yoğunlaştığını görüyoruz. "Buharlaşma" etiketli kısım, yukarıda tartıştığımız ısı bloğuna benzetilebilirken, "Isı Transferi" alanı kısa bir süre göreceğimiz ısı yayıcı yüzgeçlerine benzer. Bu süreç, termal bloktan ve nihayetinde ısının daha sonra fanlar vasıtasıyla itildiği ısı yayıcı yüzgeçlere nasıl aktarıldığıdır.
Bir metal sinterlenmiş ısı borusunun kesiti. (Kaynak: Frosty Tech)
Isı boruları genellikle bakır veya alüminyumdan yapılır ve içindeki fitil yapısı yivli, tel örgü (sarılı ekran), sinterlenmiş veya liftir. Bunların arasında, sinterlenmiş borular üretim açısından en pahalı olandır, ama fitilden duvara mükemmel ısı iletimi sunar ve bunun tersi de geçerlidir.
Fitil yapısı doğru ısı borusunu seçmek için önemli bir kriter olsa da, verimli ısı borusu performansı için eşit olarak dikkate alınması gereken birkaç faktör daha vardır. Bunlardan ilki miktardır-ısı borularının sayısı ne kadar fazla olursa, termal bloktan boruya ısı transferi o kadar iyi olur. Bununla birlikte, boru sayısına karar vermek, bloktan gelen Genel termal çıktıya ve mevcut yüzey alanına bağlıdır.
Borunun uzunluğu ve çapı, boşluk içindeki buhar seyahat oranını doğrudan etkiler. Çapı ne kadar genişse buhar yoğunluğu o kadar fazla aktarılır. Borunun uzunluğu çok uzun olmamalıdır. Daha kısa borular daha uzun olanlardan daha fazla ısı iletebilir ve daha kısa borular da daha yüksek kılcal sınırlara sahiptir.
MSI GT 76'te CPU ve GPU için tekli ısı borusu dağılımı.
Birçok dizüstü bilgisayarda, genellikle hem CPU hem de GPU arasında ısı boruları vardır. Bu maliyet tasarrufu sağlarken, CPU ve GPU arasındaki boru nispeten daha soğuktur, bu da sıvının ısı transfer verimliliğini engelleyen erken yoğuşmaya neden olabilir. Bu nedenle, MSI GT76, CPU ve GPU gibi üst düzey oyun dizüstü bilgisayarlarında maksimum ısı transferi için kendiyle uyuşan ısı boruları ve fan montajları vardır.
Bir dizüstü bilgisayarın silindirik bir ısı borusunu yerleştirmek için yeterli alanı olmadığından, termal sistemde kullanılmadan önce boru düzleştirilmelidir. Bu, düzensiz veya aşırı düzleşme fitil içindeki sıvı transferini engelleyebileceğinden, başka bir karmaşıklık katmanı ekler. Keskin virajlar da zararlıdır. Bununla birlikte, bükülme yarıçapı borunun çapının 3 katı olduğu sürece performansın etkilenmediği gösterilmiştir. Daha iyi hava akımı, daha serin bir dizüstü bilgisayar sağlar.
Tipik bir dizüstü bilgisayarda serin havanın (mavi) girişini ve sıcak havanın (kırmızı) çıkışını gösteren şematik. (Kaynak: Inyes.org)
Başarılı bir şekilde ısıyı işlemciden uzaklaştırmak işin ancak yarısıdır. Isıyı tamamen kasadan çıkarmak eşit derecede zordur. Burada ısı yayıcılar ve fanlar gelir. Çok basit bir seviyede, ısı yayıcı, ısı borusundan gelen ısı için yüzey alanını arttırırken, fan bu ısıyı dışarıdan serin hava çekerek uzaklaştırır.
Termal blok, ısı boruları ile tipik bir dizüstü fan düzeneği ve ısı yayıcı.
Fan ve ısı yayıcı türüne karar vermek, iş için en iyi parçaları seçmenin ötesine geçer. Söz konusu fan, fan kanadı sayısı ile aralarındaki boşluk arasında bir denge kurmalıdır-küçük bir alanda çok fazla kanat sıkışması, yeterli havanın dışarı itilemeyeceği anlamına gelir. Aynı zamanda, aralarında çok sayıda oda bulunan daha az bıçak olduğunda verimlilik düşer. Peki optimal soğutma için en iyi fan yapısına nasıl karar verilir?
MSI GT 76'nın ısı yayıcısı, daha fazla yüzey alanına ve ek fanlara sahiptir.
Simülasyon yazılımına giriş. Birçok OEM, belirli bir şasi için hava akışının nasıl olacağına dair adil bir değerlendirme yapabilen endüstri standardı simülasyon yazılımı kullanmaktadır. Simülasyon yazılımı kullanma fikri, piyasadaki en hızlı (ve muhtemelen en gürültülü) fana yer aramak yerine, verilen soğutma gereksinimleri için en iyi fan montajının ne olduğunu bulmaktır. Simülasyon yazılımı, hava akışının şasinin içine ve dışına nasıl yönlendirildiği, şasinin içinde bulunan alan, fan tasarımı (CFM) tarafından üretilen hava hacmi, ısı yayıcı yüzgeçlerin yüzey alanı vb. gibi birçok özelliği dikkate alır. Yazılım, farklı yük simülasyonları altında şasinin içindeki sıcaklık dağılımını tahmin edebilir. Bu, OEM'lerin maksimum verimlilik için soğutma kurulumlarını daha iyi anlamalarına ve iyileştirmelerine yardımcı olur.
Bir simülasyon testinin aşağıdaki videosunda, hava akımı simülasyonunun bir soğutma uygulamasının olası sonucunu anlamasına nasıl yardımcı olduğuna dair bir fikir edinebiliriz. Bu belirli örnek tasarım daha yüksek sıcaklıklarda sıcak havayı içine emerek son bulur.
Sağda gerekli değişiklikleri yaptıktan sonra, şimdi tüm sıcak havanın fanlar tarafından itildiğini ve daha düzgün bir sıcaklık dağılımına neden olduğunu görüyoruz. Bu nedenle, böyle bir simülasyon kullanarak prototip aşamasında soğutma tasarımında değişiklikler yapmak mümkündür. Ayrıca fiziksel olarak tanımlanması mümkün olmayan problemleri tespit etmeye de yardımcı olur.
Şimdi, MSI GT76 gibi bir örnekte nasıl çalıştığını düşünelim. GT76'daki Core i9-9900K işlemcinin tüm çekirdeklerde 5Ghz sürekli performans sağlamayı amaçlamaktadır. Resimde görüldüğü gibi, GT76'nın soğutma sistemi 11 ısı borusu, iki CNC cilalı bakır blok, gelişmiş ısı yayıcıları ve dört fan tasarımına sahiptir. Isı yayıcılar, dizüstü bilgisayarın tüm uzunluğunu kapsar ve dört fanın kullanılabilirliği, sadece bir veya iki köşe yerine tüm arka taraftaki ısıyı dağıtmaya yardımcı olur.
GT76, şasinin tüm uzunluğu boyunca ısıyı dağıtabilir.
MSI, kapsamlı simülasyonların, GT76'nın 96 CFM'SİNİ diğerlerinde 42.6 CFM'YE kıyasla iten fanları ile rekabete kıyasla çarpı 2.25 daha iyi hava akışı sağlayan yeni hava akımı sistemini tasarlamasına yardımcı olduğunu söylüyor. Yeni ısı yayıcının daha büyük yüzey alanı da 9900K'nın ısınmasını önlemede rol oynamaktadır. GT76'nın CPU soğutma bloğu, GT75 Titan'ın (110,045 mm2) 252,910 mm2 — ~2.3 x'lik bir yüzey alanına sahiptir.
GT76'nın fanları %125 daha fazla hava akışı sağlar ve GT76'nın soğutma yüzey alanı GT75'den 130% daha yüksek.
GT76'nın kendi incelememizde, 60 dakikalık bir FurMark ve Prime95 stres testine tabi tutulduğunda bile, bileşenlerin normdan daha sıcak olduğunu fark etmemize rağmen, dizüstü bilgisayarın hiç boğulmadığını gördük. Ayrıca, dizüstü bilgisayarın hiç zorlanmadan bir Cinebench R4 7 döngüsünde 4.7GHz'de sürekli çalışabileceğini fark ettik.
Sonuç
Şimdiye kadar anlamış olabileceğiniz gibi, bileşenlerin tam potansiyellerinde performans göstermesine izin veren uygun bir soğutma sistemi tasarlamak, dizüstü bilgisayarlarda Ar-GE'nin en önemli hedeflerinden biridir. Çeşitli açılardan doğru materyalleri seçmek ve kasanın içerisinde doğru hava akımını yaratmak performans kaybı yaşamadan çalışmak, oyun oynamak açısından önemli bir yer tutar.
Biz soğutma donanım ürünlerini araştırırken bir çok yazılım düzenlemeleri de yaparak sistemin sağlıklı bir şekilde termal değişiklikleri algılamasını ve düzenlemesini amaçladık. Dizüstü soğutma çözümlerinin nasıl tasarlandığına dair bu bilgilerin, dizüstü bilgisayar alımlarının bu önemli ama çoğu zaman gözden kaçan yönü hakkındaki bilginizi ilerletmede rol oynadığını umuyoruz.
MSI, daha iyi soğutma çözümlerine sahip dizüstü bilgisayarların yaklaşan okul programlarına odaklanacağını ve bu nedenle portfolyo genelinde gelişmiş soğutma çözümlerini görmeyi beklediğini söylüyor.
Merhaba laptop u oyun oynarken sürekli cooler boost modunda kullanmak fan ömrünü kısaltır mı ? Bir de fan auto dayken oyuna girdiğim zaman düşük hızda çalışıyor işlemcinin ve ekran kartının 90dereceye çıkmasına izin veriyor, belki fanı kendim cooler boost moduna almazsam o hep ortalama rpmler de çalışacak. Auto modu değiştirme şansımız var mı ?
Laptop: Msi gf63 8rd
Teknik olarak fanın sürekli çalışır durumda olması ömrünü kısaltmaz. Yeter ki fanın içine toz kaçmasın.
Bunun dışında fan devirlerini ayarlamak için Dragon Center 2'yi kullanabilirsin.
www.msi.com
Support For GF63 8RD | Laptops - The best gaming laptop provider | MSI Global