Chronique du développement des radiateurs CPU

M. Lu Xun a dit un jour : Au début, les processeurs n'avaient pas de radiateurs, mais lorsque la production de chaleur a augmenté, les radiateurs ont été inventés.

À l'origine, bien que le processus de fabrication des processeurs paraisse très arriéré et que la fréquence principale soit très basse, la puissance était également relativement faible, de sorte que la génération de chaleur était naturellement faible. Même de nombreux processeurs antérieurs au 486 n'étaient pas équipés de radiateurs et étaient « nus ». Par exemple, le processeur Intel 80386 avait un TDP de 1,85 W et une consommation électrique maximale de seulement 2,3 W ; l'installation d'un radiateur était donc superflue. Cependant, cela ne signifiait pas que les fabricants n'étaient pas attentifs au problème de la génération de chaleur. Par exemple, le processeur utilisait un boîtier en céramique plutôt qu'en plastique.

Durant la période 486, la production de chaleur a également augmenté en raison de l'augmentation de la fréquence du processeur (bien qu'elle ne soit encore que de quelques dizaines de MHz). Par exemple, la consommation maximale du processeur Intel 486DX4 atteignait 5 W. À cette époque, le processeur et la carte mère ne disposaient d'aucun mécanisme de protection thermique, ce qui provoquait des surchauffes fréquentes du processeur. Par conséquent, le processeur était équipé d'un petit dissipateur thermique passif en sortie d'usine, mais le fluide de conduction thermique était de la colle thermoconductrice au lieu de la graisse silicone, ce qui facilitait le collage du dissipateur thermique, mais le rendait difficile à retirer. Mais il y avait aussi un avantage… Qu'est-ce qu'un clip ?

À l'époque du Pentium (ou 586), la fréquence principale du processeur dépassait 100 MHz et sa consommation électrique avait fortement augmenté, atteignant 11,2 W. Les dissipateurs thermiques passifs ne suffisaient plus. La première génération de Pentium d'Intel était donc équipée d'un dissipateur thermique avec ventilateur. Malgré sa petite taille, il était très esthétique et constituait le prototype d'un dissipateur thermique refroidi par air. Cependant, la carte mère ne disposait pas à l'époque d'une broche 3/4 broches dédiée au ventilateur du processeur, qui devait être alimenté par la broche 4 broches de type D du disque dur.

Cependant, si vous observez attentivement l'emplacement du processeur Socket7, vous constaterez qu'il est déjà doté de deux pattes pour fixer le ventilateur, en particulier sur les processeurs avec capot métallique intégré, comme l'Intel Pentium MMX et l'AMD K6-2, qui peuvent déjà utiliser des radiateurs tiers. Bien entendu, les cartes mères plus récentes disposent également de sockets 3 broches dédiés aux radiateurs du processeur.

Le radiateur tiers Socket7 de l'époque ressemblait à ceci, ce qui n'était pas différent du radiateur refroidi par air ordinaire actuel, mais la taille était beaucoup plus petite et enfin, de la graisse thermique pouvait être utilisée.

À mesure que les performances des processeurs s'amélioraient, la consommation d'énergie continuait d'augmenter, ce qui a entraîné une augmentation de la taille du dissipateur thermique. Il est intéressant de noter qu'à l'époque du Pentium 2 (Slot1), Intel proposait encore des processeurs sans ventilateur, mais la taille du dissipateur thermique était plus importante (voir l'image ci-dessous).

À l'ère des Pentium III et IV, les performances, la consommation d'énergie et la production de chaleur des processeurs ont considérablement augmenté. La taille du radiateur et du ventilateur a donc augmenté en conséquence. Cependant, la surface inférieure du dissipateur thermique du Socket 370 à 1 GHz est restée identique à celle du socket. Avec l'ère des Pentium 4 (Socket 478 à partir de 2 GHz), cette taille devient très importante, comme le montre la figure ci-dessous.

Cependant, malgré l'augmentation constante de la taille du dissipateur thermique, la consommation d'énergie et la production de chaleur du processeur, suite à l'introduction du cœur Prescott à 3 GHz dans les dernières versions du Pentium 4, continuent d'augmenter. Le simple dissipateur à ailettes en aluminium ne répondant plus à la demande, un dissipateur en cuivre pur, offrant une meilleure conductivité thermique, a également fait son apparition.

Cependant, le dissipateur thermique en cuivre pur est relativement coûteux et lourd, ce qui alourdit considérablement la carte mère pour le châssis vertical. De plus, sa conductivité thermique est meilleure que celle de l'aluminium pur, mais ses performances de dissipation thermique sont inférieures. C'est pourquoi des dissipateurs thermiques à base, à fiche et à ailettes en cuivre-aluminium ont fait leur apparition. L'illustration ci-dessous illustre le dissipateur thermique à fiche en cuivre d'origine d'Intel. Notez le noyau en cuivre rouge à l'intérieur.

Cependant, ces radiateurs sont tout à fait suffisants pour les processeurs basse fréquence, mais ils sont quelque peu inadaptés aux processeurs haute fréquence, notamment ceux au-dessus de 3 GHz. C'est pourquoi des radiateurs à caloducs et ailettes ont vu le jour, utilisant également des bases en cuivre pour le contact avec le processeur et étant associés aux caloducs par soudure par refusion. Bien sûr, leur prix était élevé à l'époque, et la pression était initialement horizontale (ou descendante).

Plus tard, on a découvert que le fait de redresser le radiateur permettait d'obtenir un conduit d'air raisonnable, améliorant ainsi la dissipation thermique. C'est ainsi qu'est né le radiateur à ailettes et caloducs de type tour, tel qu'il est aujourd'hui. Cependant, selon la puissance de dissipation thermique, le nombre de caloducs et de ventilateurs varie également, et la taille de ces derniers a été augmentée à 8, 9 cm, voire plus. Ainsi, le radiateur tour peut gérer des processeurs plus puissants, tandis que le radiateur à air double tour haut de gamme n'a rien à envier aux systèmes de refroidissement liquide d'entrée de gamme de 240 mm.

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Cependant, les radiateurs refroidis par air sont inévitablement incapables de gérer les processeurs haut de gamme tels que le Core i9. Face à la recherche d'une meilleure dissipation thermique et d'un niveau sonore réduit, des radiateurs refroidis par eau ont également fait leur apparition sur le marché. L'ensemble du système de radiateurs refroidis par eau peut être considéré comme une version miniature du système de chauffage nordique. En effet, la capacité thermique massique des liquides est plus importante, l'absorption thermique est meilleure et la surface du radiateur est plus grande, ce qui améliore naturellement la dissipation thermique. Par ailleurs, selon la chaleur générée par le processeur, le refroidissement par eau est disponible en plusieurs tailles : 120 mm, 240 mm et 360 mm. Aujourd'hui, le prix des radiateurs refroidis par eau n'est plus élevé, et on peut même trouver un radiateur d'entrée de gamme de 240 mm pour moins de 400 yuans.