مبرد وحدة المعالجة المركزية - مشتتات حرارة الكمبيوتر

تُستخدم مكونات الحاسوب بكثرة في الدوائر المتكاملة. وكما نعلم جميعًا، تُعدّ درجات الحرارة المرتفعة عدوًا للدوائر المتكاملة، فهي لا تؤدي فقط إلى عدم استقرار عمل النظام، وتقصير عمره الافتراضي، بل قد تُسبب احتراق بعض المكونات. الحرارة التي تُسبب ارتفاع درجات الحرارة لا تأتي من خارج الحاسوب، بل من داخله أو من داخل الدوائر المتكاملة. يتمثل دور المشتت الحراري في امتصاص هذه الحرارة وتبديدها داخل هيكل الحاسوب أو خارجه لضمان درجة حرارة طبيعية لمكونات الحاسوب. تمتص معظم المشتتات الحرارية الحرارة عن طريق ملامستها لسطح المكونات المُولّدة لها، ثم تنقلها إلى مكان بعيد، مثل الهواء داخل الهيكل، بطرق مختلفة، ثم ينقل الهيكل هذا الهواء الساخن إلى خارجه، مُكملًا بذلك عملية تبديد حرارة الحاسوب. هناك أنواع عديدة من المُبرّدات، فالمعالج، وبطاقة الرسومات، وشريحة اللوحة الأم، والقرص الصلب، والهيكل، ومصدر الطاقة، وحتى محركات الأقراص الضوئية والذاكرة، تحتاج إلى مُبرّد، ولا يُمكن الجمع بين هذه المُبرّدات المختلفة، ومن أكثرها شيوعًا مُبرّد وحدة المعالجة المركزية.

مادة المشتت الحراري للكمبيوتر

تشير مادة المشتت الحراري إلى المادة المُستخدمة في المشتت. لكل مادة موصلية حرارية مختلفة، وهي، حسب الترتيب التنازلي، الفضة، النحاس، الألومنيوم، والصلب. مع ذلك، يُعد استخدام الفضة كمشتت حراري أمرًا مكلفًا للغاية، لذا يُعد النحاس الخيار الأمثل. على الرغم من أن الألومنيوم أرخص بكثير، إلا أنه لا يُوصل الحرارة بكفاءة النحاس (حوالي 50% فقط من النحاس). المواد الشائعة الاستخدام في مشتتات الحرارة هي النحاس وسبائك الألومنيوم، ولكل منهما مزاياه وعيوبه. يتميز النحاس بموصلية حرارية جيدة، ولكنه أغلى ثمنًا، وأصعب معالجة، ووزنه كبير جدًا (العديد من مشتتات حرارة النحاس النقي تتجاوز وزن وحدة المعالجة المركزية)، وسعته الحرارية أقل، وسهل الأكسدة. الألومنيوم النقي لين جدًا، ولا يُمكن استخدامه مباشرةً، لذا يُلجأ إلى استخدام سبائك الألومنيوم لتوفير صلابة كافية. من مزايا سبائك الألومنيوم أنها رخيصة الثمن، وخفيفة الوزن، لكن موصليتها الحرارية أقل بكثير من النحاس. بعض المشتتات تجمع بين أفضل ما في كليهما، حيث تُدمج قاعدة مشتت الألومنيوم في صفيحة نحاسية. بالنسبة للمستخدم العادي، فإن المبدد الحراري المصنوع من الألومنيوم كافٍ بالفعل لتلبية احتياجات التبريد.

طريقة تبديد الحرارة

مبددات الحرارة المبردة بالهواء

مشتتات الحرارة المبردة بالهواء هي الأكثر شيوعًا وبساطة، حيث تستخدم مروحةً لتبديد الحرارة التي يمتصها المبرد. تتميز بسعرها المنخفض نسبيًا وسهولة تركيبها، إلا أنها تعتمد بشكل كبير على البيئة، فعلى سبيل المثال، عند ارتفاع درجة الحرارة وزيادة سرعة المعالج، يتأثر أداء التبريد بشكل كبير.

مبرد أنبوب الحرارة

أنبوب الحرارة هو عنصر نقل حرارة يتميز بموصلية حرارية عالية جدًا، ينقل الحرارة عبر تبخر وتكثف السائل في أنبوب مفرغ مغلق تمامًا، ويستخدم مبدأ السوائل مثل الامتصاص الكلي، ويؤدي دورًا مشابهًا لتبريد ضاغط الثلاجة. يتميز بسلسلة من المزايا، مثل الموصلية الحرارية العالية جدًا، وخصائص تساوي الحرارة الجيدة، وإمكانية تغيير مساحة نقل الحرارة على جانبي الساخن والبارد بشكل عشوائي، ونقل الحرارة لمسافات طويلة، والتحكم في درجة الحرارة، وغيرها. علاوة على ذلك، يتميز المبادل الحراري المكون من أنابيب حرارية بكفاءة نقل حرارة عالية، وهيكل مدمج، وخسارة صغيرة في مقاومة السوائل. وبفضل خصائص نقل الحرارة الخاصة به، يمكنه التحكم في درجة حرارة جدار الأنبوب لتجنب تآكل نقطة الندى.

مشعاع التبريد السائل

التبريد السائل هو استخدام السائل في الدورة القسرية التي تُدار بالمضخة لإزالة حرارة المبرد. بالمقارنة مع التبريد الهوائي، يتميز التبريد الهادئ والمستقر، وانخفاض الاعتماد على البيئة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن سعر التبريد بالأنابيب الحرارية والسائل مرتفع نسبيًا، وتركيبه صعب نسبيًا.