اگر تا به حال به داخل کامپیوتر نگاه کرده باشید، حتما متوجه تکه‌های فلزی عجیب و غریب شدید. به این قطعات «هیت سینک» گفته میشه. بدون اونها، کامپیوترهای ما به میزان قابل توجهی از قدرت کمتری استفاده می‌کنن. دلیل این افت عملکرد هم افزایش دماست. در این مقاله از بنچفا قصد داریم به این سوال جواب بدیم که هیت سینک چیست و چگونه کار می کنه؟ تا آخر این مطلب با ما همراه باشید.

هیت سینک چیست؟

هیت سینک قطعه‌ای فلزیست که روی یک قطعه کامپیوتر تولیدکننده گرما نصب می‌شه. وظیفه اصلی اون اینه که گرما رو از قسمتی که به اون متصله دور کنه و اون رو در هوای اطراف پخش کنه. هیت سینک‌ها به این دلیل می‌تونن این کار رو انجام بدن چون جرم حرارتی زیادی دارن.

هیت سینک‌ها رو روی تمام اجزای مهم مانند پردازنده، کارت گرافیک و برخی از قسمت‌های مادربرد دیدن می‌شن. هیت سینک‌ها بخشی اختیاری برخی از قطعات سخت‌افزاری هستن، مانند درایوهای RAM و M.2 NVMe، که با خنک‌تر نگه داشتن این قطعات، عملکرد و پایداری بهتر میشه. با این‌حال، از اونجایی که این دستگاه‌های حافظه در وهله اول گرمای زیادی تولید نمی‌کنن، هیت سینک‌ها واقعاً ضروری نیستن. ماژول‌های رم اقتصادی اغلب هیت سینک رو حذف می‌کنن. به این نکته توجه کنید که درسته که رم ممکنه به هیت سینک بزرگی نیاز نداشته باشه، اما ظاهر رم به همراه هیت سینک بسیار بهتر از یک مدار چاپی خالیه که در اسلات‌های رم قرار گرفته. اما خب ما داریم درباره دلیل وجود هیت سینک و مزیت اون صحبت می‌کنیم نه زیبایی. 

هیت سینک در کدام قطعات دیده می‌شود؟

هیت سینک‌ها برای پردازنده‌، کارت گرافیک و مادربردها ضروری هستن. بدون هیت سینک، کامپیوتر شما به درستی کار نمی‌کنه. به عنوان مثال، اگر سعی کنید کامپیوتری رو بدون خنک کننده CPU اجرا کنید، در عرض چند ثانیه بیش از حد گرم و پس از اون خاموش میشه. حتی ممکنه CPU آسیب ببینه یا بسوزه و برای همیشه از کار بیفته. 

یک CPU دارای میلیاردها ترانزیستور کوچکه که جریان الکترون‌ها رو برای کنترل رفتار سیگنال‌های الکتریکی دستکاری می‌کنن و در این فرآیند گرمای زیادی تولید میشه. بدتر اینه که گرما در ناحیه کوچکی به نام CPU die (هسته پردازنده) متمرکز میشه. اگر گرما جایی برای رفتن نداشته باشه، مانند هیت سینک، CPU بیش از حد گرم و خاموش میشه.

یک مادربرد باید یک هیت سینک روی چیپ ست داشته باشد تا از پایداری کلی سیستم اطمینان حاصل بشه- تقریباً هر مادربرد مدرن یک هیت سینک چیپست داره. بسیاری از مادربردها دارای هیت سینک بر روی ماژول‌های تنظیم کننده ولتاژ (VRMs) و M.2 NVMe هستن. در مورد کارت‌ گرافیک‌ها، اون‌ها دارای یک GPU، VRAM (حافظه) و VRM هستن. این اجزا در مجموع زیر یک هیت سینک قرار می‌گیرن که اغلب با یک یا چند فن همراه شده تا گرمای اضافی از پردازنده گرافیکی دور بشه.

صرف نظر از قطعه و نوع اون، همه هیت سینک‌ها هدف یکسانی دارن و اون هم حذف گرما از قطعه و پخش اون در سطح وسیع‌تره. هیت سینک‌ها به‌طور قابل‌توجهی طول عمر، عملکرد و پایداری اجزا رو بهبود می بخشن. یعنی در مرحله اول به‌طور مستقیم عمر قطعاتی که روی اون قرار گرفتن مثل VRM مادربرد و به‌طور غیرمستقیم در باقی اجزا تاثیرگذار خواهند بود.

انواع هیت سینک

هیت سینک‌ها در انواع شکل، اندازه‌ها، مواد و طرح‌ها وجود دارن. ابتدایی‌ترین هیت سینک‌ها قطعات فلزی مسطح و نسبتاً نازک هستن. اونها اغلب روی ماژول‌های RAM استفاده میشن تا گرمای بیشتری رو نسبت به چیزی  که با یک ماژول RAM خالی دریافت می‌کنید، دفع کنن. با این حال، رایج‌ترین نوع، هیت سینک‌های پره‌ای هستن که دارای برجستگی های نازکی بوده و به جورایی شبیه ردیف هستن. مربع فلزی سمت راست در تصویر زیر نمونه‌ای از هیت سینک باله‌ای اصلی در بالای تراشه مادربرده.

این نوع طراحی باعث افزایش سطح هیت سینک میشهد که به‌طور قابل‌توجهی دفع حرارت رو بهبود می‌بخشه. هیت سینک‌های پره‌ای رو روی پردازنده، کارت گرافیک و بخش‌هایی از مادربرد خودتون خواهید دید. برای قطعاتی که گرمای زیادی تولید می‌کنن، هیت سینک‌ها معمولاً با یک فن همراه هستن که به دفع گرما کمک کنن.

هیت سینک‌های دارای فن معمولا به‌عنوان خنک کننده فعال شناخته میشن و اونهایی که فن ندارن، خنک کننده غیرفعال هستن. همونطور که ممکنه تصور کنید، روش‌ه خنک کنندگی فعال به‌طور قابل توجهی موثرتره. اما فضای بیشتری هم اشغال می‌کنه، بنابراین معمولاً برای CPU و کارت گرافیک در نظر گرفته می‌شن. برخی از مادربردها مانند Asus ROG X570 Crosshair VIII Hero از خنک کننده فعال برای چیپست استفاده می‌کنن تا به پایداری بهتری دست پیدا کنن. اما خب باید بدونید که خنک کننده فعال روی چیست مادربرد کمی Overkill محسوب میشه و زیاد از حده و تاثیر زیادی نسبت به هیت سینک نداره و میشه گفت بیشتر برای علاقه‌مندان طراحی و تولید شده.

هیت سینک‌ها چگونه کار می‌کنند؟

همه هیت سینک‌ها یک اصل عملکرد کلی دارن: یک جزء گرم میشه، گرما با کمک یک ماده رابط حرارتی (TIM) به هیت سینک منتقل و گرما به تدریج در سراسر هیت سینک توزیع میشه. هیت سینک به صورت غیرفعال یا با کمک فن گرما رو به هوای اطراف پخش می‌کنه. لازم به ذکره که همه این فرآیندها به‌طور همزمان اتفاق می‌افته.

با این حال، برخی از پیچیدگی‌ها هم در نحوه عملکرد هیت سینک‌ها دیده میشه. برخی از قطعات کامپیوتر به جای هیت سینک از محفظه بخار استفاده می‌‌کنن یا برای کمک به انتقال حرارت بین قطعه داغ و هیت سینک یکپارچه شدن. کولرهای مایع از یک سیال انتقال حرارت برای انتقال گرما از قطعه استفاده می‌کنن. برای بهتر نشان دادن نحوه عملکرد هیت سینک‌ها، اجازه بدید از مثال یک خنک کننده معمولی CPU بادی استفاده کنیم.

انتقال حرارت از CPU شما به صفحه پایه

یک هیت سینک دارای سطحی عمدتاً صاف در یک طرف خودشه که با قطعه داغ، در این مورد، CPU تماس پیدا می‌کنه. این قسمت از کولر رو صفحه پایه می‌نامیم. گرما از CPU به هیت سینک با کمک خمیر حرارتی یا در موارد کمتر پد حرارتی منتقل میشه. توضیح اینکه چرا گرما به یک هیت سینک منتقل میشه در قانون دوم ترمودینامیک توضیح داده شده که بیان می‌کنه گرما به‌طور طبیعی از یک جسم گرمتر به یک جسم سردتر منتقل میشه.

لوله‌های حرارتی گرما را به باله‌ها منتقل می کنند

خنک کننده های بادی CPU اغلب از لوله های حرارتی برای انتقال سریع و کارآمد گرما از CPU استفاده می‌کنن. لوله های حرارتی معمولاً از مس یا آلومینیوم با نوعی مایع در داخل اونها ساخته میشن. CPU مایع داخل لوله حرارتی رو گرم می‌کنه که به نوبه خود تبخیر میشه و از طریق بقیه لوله حرارتی حرکت می‌کنه. لوله های حرارتی در تماس مستقیم با پره های هیت سینک هستن و گرما به آرامی به اونها منتقل میشه.

همونطور که این کار جریان داره، بخار داخل لوله حرارت متراکم شده و دوباره به مایع تبدیل میشه. بعد از اون روی دیواره‌های داخلی لوله حرارتی جمع میشه و به لطف اثر مویرگی به آرامی به صفحه پایه فرو میرسه. مایع یک بار دیگر برای تکرار این چرخه آماده‌ست. خنک‌کننده‌های CPU ارزان‌تر، مانند کولرهای استوک AMD و Intel، لوله‌های حرارتی برای کمک به انتقال حرارت ندارن. در عوض، گرما به آرامی از صفحه پایه ضخیم به باله‌ها منتقل میشه.

بسته به تنظیمات، می‌تونید از پیکربندی های مختلف فن برای دستیابی به عملکرد خنک کننده بهینه استفاده کنید. اگر یک فن تکی دارید، می‌تونید یک فن اگزوز داشته باشید یعنی فنی که هوای گرم رو از هیت سینک دور می‌کنه، یا می‌تونید یک فن ورودی داشته باشید که هوای خنک رو به روی پره‌ها می‌رسونه. یا می‌تونید با ترکیب دو فن برای به دست آوردن یک عملکرد بسیار خوب استفاده کنید. همه اینها به مدل کولری که برای پردازنده انتخاب می‌کنید بستگی داره. در این مقاله از بنچفا می‌تونید با «انواع خنک‌کننده‌های CPU» آشنا بشید.

عواملی اثربخشی در عملکرد هیت‌سینک 

عوامل متعددی می‌تونن بر کارایی هیت سینک تأثیر داشته باشن. در حالی که یک خنک کننده پردازنده ۳۰ دلاری و یک خنک کننده پردازنده ۶۰ دلاری در نگاه اول مشابه به نظر می‌رسن، ممکنه تفاوت‌های عمده‌ای در طراحی وجود داشته باشه که بر عملکرد تأثیر بذاره. در ادامه مروری داریم بر مهم‌ترین عواملی که بر عملکرد هیت سینک تأثیر می‌گذارن:

اندازه: هیت‌سینک بزرگ‌تر جرم حرارتی بیشتری داره و به اون اجازه میده قبل از اینکه CPU فرصت داغ شدن داشته باشه گرمای بیشتری رو در خودش نگه داره. همچنین به‌طور کلی دارای سطح بیشتری برای بهبود دفع گرماست.

جنس: مس نسبت به وزن خود جرم حرارتی بیشتری نسبت به آلومینیوم داره. به این معنی که می‌تونه گرمای بیشتری رو در خودش نگه داره، اما همچنین ماده گرون‌تریه و اون کولر در نهایت قیمت بیشتری خواهد داشت. همچنین تفاوت قابل توجهی در جرم حرارتی بین آلیاژهای مختلف آلومینیوم وجود داره.

لوله‌های حرارتی: هر چه لوله‌های حرارتی بیشتر و بزرگتر باشن، بهتره. همچنین لوله‌های حرارتی مسی نسبت به لوله‌های آلومینیومی بهتر عمل می‌کنن.

فن‌ها: کیفیت، سرعت، اندازه و تعداد فن ها به‌طور قابل توجهی بر سرعت خنک شدن هیت سینک تأثیر داره. به خاطر داشته باشید که فن‌های سریع‌تر به معنای فن‌های بهتر هم هستن، اما مهمه که به دنبال کیفیت فن باشید. برای مثال از برندهایی که در این زمینه سال‌هاست خودشون رو ثابت کردن خنک کننده پردازنده تهیه کنید.

مواد رابط حرارتی: هرچه TIM شما بهتر باشه، سریع‌تر می‌تونه گرما رو از CPU و روی هیت‌سینک منتقل کنه. این می‌تونه یک ترکیب حرارتی، فلز مایع یا پد حرارتی باشه. مواد رسانای حرارتی بیشتر نتایج بهتری ارائه خواهند داد. به خاطر داشته باشید که کیفیت در اینجا بسیار مهمه.

فشار نصب: هیت سینک باید محکم به CPU فشار داده بشه تا فاصله میکرو بین هیت سینک و CPU به حداقل برسه. با این حال از وارد کردن فشار زیاد خودداری کنید، جون ممکن صفحه رویی CPU رو بشکنید.

دمای محیط: دمای داخل کیس و اتاق شما به‌طور قابل توجهی بر دمای هیت سینک و در نتیجه CPU تأثیر خواهد داشت.

بدون هیت‌سینک، CPUهای ما عملکرد وحشتناکی دارن و نیاز به تعویض مکرر پیدا می‌کنن. چون هم ممکنه آسیب ببینن هم ممکنه طول عمر اونها به‌دلیل بالا رفتن دما کاهش پیدا کنه. 

جمع‌بندی

در این مقاله به این سوال جواب دادیم که هیت سینک چیست؟ و چطور کار می‌کنه. همچنین گفتیم که این قطعه برای دفع گرما در سخت افزار گوناگون که دمای زیادی تولید می‌کنن به چشم می‌خوره. هیت سینک در مادربرد کامپیوتر، خنک کننده پردازنده و کارت گرافیک‌ها دیده میشه که با توجه به میزان گرمای تولید شده، اندازه و طراحی متفاوتی دارن.