Khi làm mát bộ xử lý, bộ tản nhiệt truyền hơi nóng từ bộ xử lý vào không khí. Khả năng này được diễn tả trong một số liệu được biết như thermal resistance, được đo bằng độ Celsius cho mỗi watt (C/W).
Càng thấp hơn về số liệu thì càng thấp hơn về điện trở nhiệt và nhiều nhiệt mà bộ tản nhiệt có thể lấy ra khỏi CPU.
Công thức tính toán bộ tản nhiệt yêu cầu cho bộ xử lý
Rtotal = Tease – Tinlet/Power
Tcase là nhiệt độ thùng máy CPU có thể quy định tối đa, Tinlet là nhiệt độ đường vào cho phép tối đa đối với bộ tản nhiệt CPU và Ppower là sự tiêu hao nguồn tối đa của bộ xử lý. Cho thí dụ, bộ xử lý Pentium 4 3.4E (Prescott) được đánh giá cho nhiệt độ thùng máy tối đa 73°c và có công suất tiêu thụ TDP (Thermal Design Power) tối đa 103 watt. Intel đề nghị nhiệt độ đường vào bộ tản nhiệt tối đa 38°C. nghĩa là bộ tản nhiệt được yêu cầu để làm mát chính xác con chip này cần 0.34°C/W, hay (73°c – 38°C) / 103W.
Một ví dụ khá khó là bộ xử lý Core 2 Extreme QX6800 quad-core, được đánh giá tối đa 54.8°c tại 130W TDP (Thermal Design Power). Điều này đòi hỏi bộ tản nhiệt hiệu suất cao khác thường O.13°C/W, haỵ (54.8°c – 38°C) /130. Một đánh giá điện áp thấp thường đòi hỏi một số dạng làm mát bằng chất lỏng. Một công thức khác hữu dụng được dùng để mô tả nguồn bộ xử lý:
Power = c X V2 X F
Power là công suất nguồn tối đa của bộ xử lý, c là điện dung, V là điện áp được điều chỉnh và F là tần số. Từ đó bạn có thể thấy nếu bạn tăng gấp đôi tần số của bộ xử lý, nó sẽ tiêu thụ gấp đôi năng lượng và nếu bạn tăng gấp đôi điện áp của bộ xử lý, nó sẽ tiêu thụ gấp bốn năng lượng. Cho nên nếu hạ thấp điện áp một nửa, nó sẽ tiêu thụ chỉ một phần bốn công suất. Những quan hệ này rất quan trọng để cân nhắc nếu bạn đang thực hiện vượt xung bộ xử lý bởi vì một sự tăng nhẹ điện áp sẽ gây ra một hậu quả khó lường hơn một sự tãng như vậy đối với tốc độ.
Nói chung, làm tăng tốc độ của bộ xử lý 5% thì làm tăng sự tiêu thụ năng lượng tương đương. Theo tính toán, tăng tốc độ lên 5% thì bộ xử lý 103W sẽ tiêu thụ 108.5W và yêu cầu bộ tản nhiệt cũng thay đổi từ 0.34°C/W xuống 0.32°C/W. Trong phần lớn trường hợp thì bộ tản nhiệt hiện tại của bạn vẫn đáp ứng yêu cầu ngoại trừ khi bạn đang thực hiện ép xung lên tối đa. Như một điều chấp nhận hơn là muốn, bạn có thể thứ thiết lập điện áp bằng tay và giảm nó xuống số lượng nhỏ để làm cân bằng, do vậy iàm giảm sự tiêu thụ năng lượng.
Tất nhiên, khi bạn hạ điện áp, CPU có thể trở nên không ổn định, nên cần được kiểm tra. Như bạn thấy, thay đổi những thiết lập này trong niềm vui ép xung mất nhiều thời gian khi bạn xem xét tất cả kiểm tra được đòi hỏi đê đảm bảo mọi thứ đang hoạt động tốt. Bạn phải quyết định liệu phần thường có đáng với thời gian, năng lượng tiêu hao trong sự thiết lập và xác lập chức năng.
Cần thấy là các nhà sản xuất bộ tản nhiệt chuyên nghiệp đều công bố những đánh giá 0C/W của họ, trong khi nhiều nhà mà tôi gọi là các nhà buôn bộ tản nhiệt “thị trường riêng” không làm. Trong nhiều trường hợp nhà sản xuất của nhiều bộ tản nhiệt tốc độ cao không thực hiện việc kiểm tra mà các nhà sản xuất chuyên nghiệp phải làm và chú ý nhiều trên dáng vẻ hơn là hiệu suất thực sự thực sự.
Lắp đặt bộ tản nhiệt
Để có sự truyền nhiệt có thể tốt nhất từ bộ xử lý đến bộ tản nhiệt, phần lớn nhà sản xuất bộ tản nhiệt định rõ một số loại vật liệu dẫn nhiệt tốt để giữa bộ xử lý và bộ tản nhiệt. Bao gồm mở trên nền bằng gốm, o-xít nhôm, hay bạc trong hình dạng miếng đệm đặc biệt hay loại băng dính hai mặt. Một số được gọi là vật liệu chuyển pha bởi vì chúng thay đổi tính dẻo (trở nên mỏng hơn) trên các nhiệt độ cố định, cho phép chúng lắp vào các kẽ hở nhỏ giữa chip và bộ tản nhiệt. Nói chung, những kem tản nhiệt cho hiệu suất cao hơn các vật liệu chuyên pha, nhưng do chúng luôn có tính dẻo thấp hơn, tan chảy khá dễ dàng, có thể vương vãi, (nếu dùng quá nhiều) có thể tràn ra các cạnh rơi trên socket và bo mạch chủ.
Không quan trọng là bạn đang dùng loại nào như là kem tản nhiệt hay vật liệu chuyển pha có thể cải tiến hiệu suất bộ tản nhiệt đáng kể được so sánh với việc lắp đật bộ tản nhiệt khô. Các vật liệu dẫn nhiệt được xác định bởi độ dẫn nhiệt (cao hơn là tốt hơn) hay điện trở nhiệt (thấp hơn là tốt hơn) Không may, vài mức đánh giá tiêu chuẩn công nghiệp được dùng đê đo hiệu suất, thường làm các so sánh sản phẩm khó khăn. Một số đo độ dẫn nhiệt; số khác đo điện trở nhiệt; và các mức được dùng thay đổi rất lớn. Các đặc điểm kỹ thuật được báo cáo chung nhất là điện trở nhiệt thể hiện các độ bách phân cho mỗi watt (°C/W) ở lớp giao diện dày 0.001″ và kích cỡ 1 inch vuông. Đối với một vật liệu cho sẵn, càng mỏng lớp giao diện thì càng lớn diện tích, càng nhỏ điện trở. Thêm nữa, nhờ những thay đổi có thể khác như là sự thô ráp bề mặt và áp lực, thường không thể so sánh trực tiếp các vật liệu khác nhau thậm chí nếu chúng xuất hiện để dùng cùng thang các mức đánh giá.
Tôi đã từng thấy những kiểm tra thực sự về nhiều kem tản nhiệt và hầu như các trường hợp sự khác biệt trong đọc nhiệt độ giữa các nhãn không đáng kể. Vì lý do đó, tôi thường không hào hứng lắm với kem tản nhiệt; đa số các sản phẩm laptop có chất lượng cao trên thị trường có hiệu suất tương tự đáng ngạc nhiên.
