Оценка эффективности теплоотводов для микросхем на примере Orange Pi Zero

        Начиная с недавнего времени, в интернет-магазинах стали появляться керамические радиаторы, которые, по заявлению продавца, эффективнее на 800% (!) чем алюминиевые или медные. Конечно, цифры очень сомнительные, но я решил заказать и проверить, сравнив их с другими теплоотводами.


    В сравнении участвовали: неприкрытый корпус микросхемы, алюминиевый радиатор 14мм Х 14мм Х 6мм; 618р за 50 штук, медный радиатор 13мм Х 12мм Х 4мм; 285р за 8 штук, и модный керамический 15мм Х 15мм Х 5мм; 110р за 10 штук.
    «Измерения» проводились на плате Orange Pi Zero, в качестве ОС был установлен armbian с mainline-ядром. Нагрузка на процессор создавалась командой stress, а мониторинг осуществлялся утилитой armbianmonitor. Частота процессорных ядер в простое составляет 480 МГц, под нагрузкой — 1100МГц с постепенным снижением при тротлинге. Есть информация, что на некоторых ревизиях плат Orange Pi Zero, датчик температуры передает завышенные значения. В данном случае это не важно, так как сравнивается эффективность теплоотводов в одинаковых(примерно) условиях. Каждый замер динамики температуры производился 5 раз с последующим усреднением результата. Оценка эффективности проводилась как для режима пассивного охлаждения, так и при обдувании вентилятором. Вентилятор 40мм на 5 вольт был закреплен на расстоянии 15см от микросхемы SoC.
Результаты:


    На графиках также представлены усредненные уровни тротлинга. Время на графиках отображено в условных единицах, 1 у.е. соответствует доллару США 8-9 секундам, такой интервал выдается утилитой armbianmonitor вместо 5 секунд при 100% загрузке всех четырех ядер процессора. Опять же, мы тут не бозон Хиггса ловим, абсолютные значения не особо важны.
    Кроме теплопроводности и «теплоотдачи», важным фактором является термоинтерфейс между корпусом микросхемы и радиатором. Все рассмотренные теплоотводы идут с теплопроводящей клеящейся пленкой. Такой термоинтерфейс требует строгой параллельности поверхностей радиатора и корпуса микросхемы, так как не является пластичным в достаточной степени. Если снять эту пленку с металлических радиаторов, то можно увидеть, что поверхность не обработана и ее кривизна видна невооруженным взглядом. С керамическим радиатором немного получше, он вылеплен с плоской поверхностью, но его термоинтерфейс выполнен на основе стеклоткани.

Поэтому были проведены измерения с использование «компьютерной» термопасты:


Вывод: Конкретно в моем случае, наличие активного охлаждения и качество термоинтерфейса, влияют на эффективность отвода тепла в гораздо большей степени, чем материал изготовления радиатора. В случае пассивного охлаждения, радиаторы есть смысл использовать только с термопастой или теплопроводящем клеем, но даже так, тротлинга избежать не удается. С родным термоинтерфейсом, эффективность радиатора не сильно лучше голого корпуса. Возможно, дело в том, что сам корпус выполнен из пластика (компаунда), и не предназначен для установки на него теплоотвода.
    Керамический радиатор, в моих условиях, особо не отличается от алюминиевого или медного, ни о каких 800% и речи не идет, единственные его преимущества — диэлектрический материал и плоская контактная поверхность. Также заметил, что керамика радиатора очень хорошо вытягивает «влагу» из термопасты, она была почти полностью высушена под ним.

Комментарии (10)

RSS свернуть / развернуть
Интересно, спасибо.
0
Хм, как минимум эта керамическая хрень не хуже алюминия. А при том, что у ней значительно меньше площадь оребрения, так вообще хорошо. Оно же еще и диэлектрик походу.
0
Не думаю, что после пластика корпуса теплопроводность хреньки играет роль. Алюминий вон медь уделал в последнем тесте.
0
Судя по снимкам радиаторы участвовавшие в конкурсе были не в равных условиях. Отличались размером, цветом, площадью. Но тем не менее результат эксперимента представляет здоровый интерес.
Кроме теплопроводности и «теплоотдачи»
наверное правильнее было бы выразиться теплопередачи.
проведены измерения с использование «компьютерной» термопасты
В компьютерной технике используют различные термопасты, хотелось бы знать какая именно применялась.
0
наверное правильнее было бы выразиться теплопередачи
Именно поэтому оно взято в кавычки, ни то ни другое не верно.
В компьютерной технике используют различные термопасты, хотелось бы знать какая именно применялась
Evercool Nano Diamond
0
Интересно что там за керамика, по теплопроводности или нитрид алюминия или оксид бериллия, впрочем последний очень маловероятен. Или может чего нового придумали. Кстати а не пробовали его электрическое сопротивление проверить, цвет очень подозрительный, не на основе ли графита он?
0
Мегаомметра с ручкой у меня, конечно, нет, но обычный тестер не показывает сопротивление даже на диапазоне 200М. Фотографии темноваты получились, керамика на ощупь напоминает точильный камень. Бериллий же токсичен? От китайцев чего угодно можно ожидать.
0
По законам физики, должен победить тот, у кого больше площадь.
0
Кроме площади радиатора желательно учитывать коэффициенты теплопроводности и теплоемкости материала радиатора. Цвет радиатора также имеет значение.
0
Ещё немного информации:
mysku.ru/blog/aliexpress/74777.html
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.