تراشه خنک‌کننده چیست و آیا می‌تواند جایگزین فن شود؟
به نظر می‌رسد در آینده‌ی نه‌چندان سیستم‌های خنک‌کننده مبتنی بر غشای ارتعاشی بسیار نازک خواهند بود که بدون نیاز به فن هوا را جابه‌جا می‌کنند. در ادامه، نحوه عملکرد تراشه های خنک‌کننده مبتنی بر اثر پیزوالکتریک و دلیل اینکه چرا این فناوری یکی از هیجان‌انگیزترین پیشرفت‌های سال‌های اخیر در زمینه خنک‌کننده به شمار می‌رود، را توضیح می‌دهیم.
تراشه خنک‌کننده چیست و چگونه کار می‌کند؟
تراشه خنک‌کننده یا فناوری خنک‌کننده حالت جامد، از اثر پیزوالکتریک برای ایجاد یک خنک‌کننده فعال استفاده می‌کند که فاقد فن، پمپ آب، رادیاتور یا سینک حرارتی حجیم است. توجه داشته باشید که خنک‌کننده حالت جامد مبتنی بر پیزوالکتریک، تنها فناوری خنک‌کننده حالت جامد موجود نیست. به عنوان مثال، فناوری خنک‌کننده حالت جامد مبتنی بر اثر پلتیر نیز وجود دارد که در حوزه سخت‌افزار کامپیوترهای شخصی کاربران، چندان مورد استقبال قرار نگرفت.
اثر پیزوالکتریک پدیده‌ای است که در آن، برخی از مواد در اثر فشار مکانیکی، بار الکتریکی تولید می‌کنند. سپس همین مواد تحت تأثیر بار الکتریکی، شروع به ارتعاش می‌کنند. این اثر، اساس فناوری خنک‌کننده حالت جامد توسعه‌یافته توسط شرکت Frore Systems است. از آن‌جا که این شرکت، تنها تولیدکننده‌ی خنک‌کننده‌های حالت جامد مصرفی مبتنی بر اثر پیزوالکتریک است، برای توضیح چگونگی کارکرد این فناوری خنک‌کننده، از محصولات خنک‌کننده AirJet آن‌ها استفاده خواهیم کرد.
تراشه های خنک‌کننده AirJet شرکت Frore Systems از غشاهای بسیار نازکی استفاده می‌کنند که در هنگام اعمال بار الکتریکی، با فرکانس‌های اولتراسونیک – یعنی بسیار سریع – ارتعاش می‌کنند. این غشاها می‌توانند هنگام قرارگیری در داخل تراشه‌ی خنک‌کننده‌ی AirJet، جریان هوای پرقدرتی ایجاد کنند. این ماژول در قسمت بالایی خود دارای ورودی‌های کوچکی است که از طریق آن‌ها، هوای محیط وارد ماژول شده و توسط غشاهای ضربان‌دار داخل تراشه، به داخل کشیده میشود. در تصویر زیر می‌توانید نحوه‌ی عملکرد این تراشه های خنک‌کننده را ببینید.
پس از ورود هوا به داخل ماژول، غشاها جریان هوا را به جت‌های هوای قدرتمندی تبدیل می‌کنند که نام “AirJet” از آن‌ها گرفته شده است. این جت‌های هوا گرمای تولید شده توسط پردازنده (مثل تصویر زیر) یا هر قطعه دیگری که نیاز به خنک شدن دارد را از طریق تماس مستقیم با صفحه مسی پخش کننده گرما در پایین ماژول جمع‌آوری می‌کنند. سپس این جت‌های هوا از طریق یک لوله نازک که در یک طرف ماژول قرار دارد، از تراشه خنک کننده خارج شده و گرمای جمع شده را از بین می‌برند و به این ترتیب قطعه مورد نظر خنک میشود.
خنک‌کننده حالت جامد در برابر خنک‌کننده بدون فن و دارای فن
خنک‌کننده‌های حالت جامد در مقایسه با انواع دیگر خنک‌کننده‌های مورد استفاده در لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترها، مزایای متعددی دارند. در این مقایسه تراشه های خنک‌کننده را فقط با خنک‌کننده‌های هوای غیرفعال و فعال مقایسه می‌کنیم، زیرا راه‌حل‌های خنک‌کننده مایع به ندرت در لپ‌تاپ‌ها استفاده می‌شوند – فقط چند مدل لپ‌تاپ گیمینگ از سیستم‌های خنک‌کننده مایع استفاده می‌کنند – و در بیشتر کامپیوترها، تبلت‌ها یا گوشی‌های هوشمند یافت نمی‌شوند.
خنک‌کننده حالت جامد در برابر خنک‌کننده فاقد فن
در مقایسه با خنک‌کننده‌های فاقد فن، خنک‌کننده‌ی حالت جامد می‌تواند گرمای به مراتب بیشتری را در همان ابعاد یا ابعاد کوچکتر دفع کند، در عین حال بی‌صدا بوده و تنها بین ۱ تا ۱.۷۵ وات برق مصرف نماید. برای مثال، یک ماژول AirJet Mini Slim که جزو کوچک‌ترین مدل‌های موجود است، می‌تواند تا ۵.۲۵ وات گرما را با مصرف تنها ۱ وات برق و تولید صدای ۲۱ دسی‌بل دفع کند. خروجی صدای تولید شده توسط این سیستم عملاً با نبود صدا برابری می‌کند و تقریباً به بی‌صدایی خنک‌کننده‌های غیرفعال نزدیک است.
به عنوان مثال، مک‌بوک ایر ۱۵ اینچی با تراشه M2 اپل، که نمونه‌ای بارز از یک لپ‌تاپ با خنک‌سازی غیرفعال مناسب محسوب میشود (هرچند با محدودیت‌هایی همراه است)، توان گرمایی طراحی شده (TDP) حداکثر حدود ۱۰ وات دارد. چیپست M2 داخل مک‌بوک ایر ۱۵ اینچی می‌تواند تا ۲۰ وات توان مصرف کند، اما این تنها در بازه‌های زمانی کوتاه امکان‌پذیر است. هنگام کار تحت فشار مداوم، مصرف انرژی آن تنها به حدود ۹-۱۰ وات کاهش می‌یابد. به همین خاطر توان پردازشی به مراتب ضعیف‌تری نسبت به مک‌بوک پرو M2 ارائه می‌دهد. به طور مشخص مک‌بوک پرو M2 با وجود اینکه از همین تراشه استفاده می‌کند، ولی به لطف استفاده از فن می‌تواند فشار بسیار بیشتری به تراشه وارد کند.
خنک‌کننده حالت جامد در برابر خنک‌کننده‌ی مبتنی بر فن
در مقایسه با خنک‌کننده‌های مبتنی بر فن، تراشه خنک‌کننده می‌تواند به نتایج مشابهی در لپتاپهای باریک و سبک، مینی کامپیوترها و کنسولهای پرتابل دست پیدا کند، اما با نویز و فضای اشغالی کوچکتر. به عنوان مثال، یک ماژول AirJet Pro می‌تواند حدود ۸ وات گرما را دفع کند که همراه با دفع حرارت ۷ واتی به صورت غیرفعال، مجموعاً به ۱۵ وات می‌رسد، که برابر با حداکثر توان مصرفی (TDP) کنسول پرتابل Steam Deck است. همچنین، یک ماژول AirJet Pro تنها ۱.۷۵ وات برق مصرف می‌کند که از فن استفاده‌شده در Steam Deck (با مصرف ۲.۵ وات) کمتر است.
مهم‌ترین معیار عملکرد برای اکثر کاربران Steam Deck، صدای فن است. یک تراشه‌ی AirJet Pro با تنها ۲۴ دسی‌بل صدا، به طور قابل‌توجهی از فن Steam Deck که در زمان بارگذاری تا ۳۸ دسی‌بل صدا تولید می‌کند، کم‌صدا‌تر است. بنابراین، یک ماژول خنک‌کننده‌ی حالت جامد می‌تواند همان میزان گرما را با مصرف انرژی کمتر و بدون ایجاد سر و صدا دفع کند.
یکی دیگر از مزایای خنک‌کننده‌ی حالت جامد در دستگاه‌های کوچک و باریک، فضای اشغالی کمتر نسبت به سیستم‌های خنک‌کننده‌ی معمولی است. این امر می‌تواند منجر به جای‌گذاری باتری‌های بزرگ‌تر و بهبود عمر باتری این دستگاه‌ها شود.
با این حال، خنک‌کننده‌ی حالت جامد در وضعیت فعلی، توانایی رقابت با سیستم‌های خنک‌کننده‌ی پیشرفته‌ی مبتنی بر فن که در لپتاپهای گیمینگ و قدرتمند استفاده می‌شوند را ندارد. این سیستم‌ها اغلب باید با توان مصرفی ترکیبی ۱۰۰ وات یا بیشتر پردازنده و کارت گرافیک مقابله کنند. برای مثال، برای خنک کردن یک لپ‌تاپ گیمینگ میان‌رده، به چیزی حدود ۱۲ ماژول AirJet Pro و بیش از ۲۰ وات مصرف انرژی برای کل سیستم خنک‌کننده نیاز است که مقدار قابل‌توجهی است.
دومین مشکل عمده‌ی خنک‌کننده‌ی حالت جامد، قیمت بالای آن است. در حال حاضر تنها دستگاه مجهز به خنک‌کننده‌ی AirJet که می‌توانید خریداری کنید، مینی کامپیوتر Zotac ZBOX PICO PI430AJ است که با پردازنده‌ی Intel Core i3-N300، ۸ گیگابایت رم و بدون SSD داخلی با قیمت ۶۰۰ دلار به فروش می‌رسد.
کدام دستگاه‌ها می‌توانند از تراشه خنک‌کننده بهره‌مند شوند؟
لپتاپهای سبک و باریک، مینی کامپیوترها و کنسولهای پرتابل همگی می‌توانند از تراشه های خنک‌کننده بهره‌مند شوند. به جای استفاده از راه‌حل‌های ناکارآمد خنک‌کننده غیرفعال یا سیستم‌های خنک‌کننده فعال که فضای زیادی را اشغال می‌کنند و در زیر بارهای سنگین سر و صدای زیادی ایجاد می‌کنند، محصولات خنک‌کننده حالت جامد مانند AirJet همان توان خنک‌کننده یا بهتر را در یک بسته بسیار کوچکتر و بی صداتر ارائه می‌دهند.
با توجه به اینکه شرکت Valve توانست ظرفیت باتری Steam Deck OLED را ۲۵ درصد نسبت به مدل معمولی تنها با استفاده از پنل OLED نازک‌تر افزایش دهد، تصور می‌کنیم افزایش ظرفیت باتری به دست آمده با استفاده از خنک‌کننده‌ی فوق‌العاده کم‌حجم AirJet به جای فن ضخیم – یا دو فن در مورد ROG Ally – بسیار بیشتر از آن باشد. گروه دیگری از محصولات که در آینده شاهد محبوبیت AirJet و راه‌حل‌های مشابه آن‌ها خواهیم بود، درایوهای SSD NVMe رده بالا هستند. هم‌اکنون برای جلوگیری از افت عملکرد حرارتی (thermal throttling) در SSDهای PCIe 5 با عملکرد بالا، نیاز به هیت‌سینک‌های حجیم یا حتی خنک‌کننده‌ی فعال با هوا وجود دارد. به احتمال زیاد، SSDهای PCIe 6 آینده نیز در زیر فشار داغ‌تر خواهند شد.
آیا می‌توانیم تراشه خنک‌کننده بخریم؟
در حال حاضر، امکان خرید مستقیم دستگاه‌های خنک‌کننده حالت جامد وجود ندارد. این بازار در حال شکل‌گیری است و انتظار می‌رود خنک‌کننده‌های حالت جامد در بسیاری از انواع دستگاه‌هایی که در اینجا به آن‌ها اشاره کردیم، ادغام شوند. شاید در آینده این تراشه‌ها به طور مستقیم راهی بازار شوند ولی در حال حاضر، شرکت Frore Systems که سازنده AirJet است، تنها با تولیدکنندگان همکاری می‌کند.
منبع: HowToGeek
