Обзоры
Большое тестирование термоинтерфейсов

Большое тестирование термоинтерфейсов


Из года в год неуклонно растут вычислительные мощности и, как следствие, тепловыделение центральных и графических процессоров, чипсетов материнских плат и других компонентов ПК. Конечно, производители принимают адекватные меры – улучшают охлаждение тех или иных узлов компьютера, придумывая новые конструкции кулеров, внедряя в массы водяное охлаждение. Яркий тому пример – нынешняя «эпоха суперкулеров», которая поражает воображение шедеврами инженерного искусства из меди, алюминия и тепловых трубок.

Конечно, хорошая система охлаждения – залог эффективного отвода тепла, тишины и возможности разгона. Однако необходимо помнить о том, что бочку меда легко испортить ложкой дегтя. А в данном случае даже меньше, чем ложкой…

Схематично отвод тепла от греющегося компонента (например, центрального процессора) можно изобразить так: «процессор – термоинтерфейс – система охлаждения» (кстати, теплорассеивающая крышка современного процессора контактирует с ядром через тонкий слой все того же термоинтерфейса). О связывающем компоненте, в качестве которого могут выступать специально пропитанные различными веществами наклейка, фольга, а также паста, мазь, жидкость, большинство владельцев ПК либо забывает, либо использует бесплатную термопасту, поставляемую вместе с кулером. Оправдан ли такой пренебрежительный подход к «мелочам»? Далеко не всегда, и сегодняшний материал призван это продемонстрировать и обратить внимание пользователей на немаловажный аспект охлаждения компонентов ПК – качество термоинтерфейса.

Мы собрали максимально возможную в существующих условиях подборку различных термопаст и провели большое сравнительное тестирование. Многие из участников испытаний поставляются производителями в комплекте с различными системами охлаждения, поэтому не стоит удивляться, если некоторые из них найти на прилавках магазинов не удастся.

Основные характеристики любой пасты или иного вещества, используемого в целях улучшения теплопередачи, – диапазон рабочих температур (для обычного компьютера это некритично, если же применяется экстремальное охлаждение типа системы фазового перехода, тогда надо подбирать только специальный термоинтерфейс), химический состав, который определяет внешний вид пасты, и важнейший показатель – теплопроводность. Правда, производители по-разному замеряют и рассчитывают данную величину и при этом не уточняют условий замера определенных параметров. Как следствие – на упаковке одних термопаст указана теплопроводность около 0,8 W•m/k, других – 7,5 W•m/k, и исходя из простой логики большинство пользователей выберет продукт с лучшими заявленными показателями. И тут кто-то проводит тестирование и выясняет, что термопаста с большей заявленной величиной, вопреки всем ожиданиям, вдруг проигрывает градус-полтора сопернице поскромнее. Поэтому на надписи на упаковках рассматриваемых продуктов ориентироваться не стоит. Только правильное всеобъемлющее тестирование по единой методике и в одних условиях способно расставить все точки над «і».

Конечно, для пользователя немаловажно и то, каким образом термоинтерфейс наносится, насколько легко удаляется (опять же здесь критичен химический состав), доступен ли для приобретения, в том числе и по цене. По мере необходимости в процессе исследования термопаст мы будем останавливаться на наиболее интересных из них подробнее, но многие ничем особенным на фоне конкурентов не выделяются, так что можно будет лишь увидеть их показатели в таблицах.

Методика тестирования

Наше испытание проходило на специальном стенде MARK Sea Launch собственной разработки авторского коллектива. В данной его модификации ядро нагревателя имеет переходник с малой площадью (12×12 мм), что помогает сымитировать кристалл настоящего процессора, спрятанный под теплораспределительной крышкой. Верхняя часть нагревателя эмулирует крышку процессора, она имеет размеры 25×25 мм и 2-миллиметровую толщину.

Большое тестирование термоинтерфейсов

При выделяемой мощности, близкой к 100 ваттам, нагреватель становится похож на мощный разогнанный процессор. Внедренный в сердцевину нагревателя микропроцессорный термодатчик способен четко регистрировать изменения температуры с точностью до десятых долей градуса.

Для охлаждения нагревателя использовался радиатор от кулера фирмы Noctua, модель NH-U12. Данный образец собран на четырех U-образных тепловых трубках, на которые нанизаны алюминиевые ребра. Для улучшения охлаждения мы оснастили радиатор двумя 120-миллиметровыми вентиляторами Sunon KD1212-PMS1 (производительность – 181 м³/ч) и получили эффективность, равную показателям хороших СВО. При этом один вентилятор работал на вдув, а другой – на выдув.

Прижим данного кулера осуществлялся парой винтов через стандартные отверстия для крепежа под Socket 939. Амортизирующие пружины отсутствовали, усилие прижима не регламентировалось, в каждом тесте винты затягивались до предела, что гарантировало образование более тонкого слоя пасты и бόльшую точность полученных результатов (перед этим, конечно же, были тщательно проверены ровность и аккуратность крепления).

При выборе термопасты-эталона мы исходили из следующих соображений: в подавляющем большинстве случаев опытные пользователи предпочитают отечественную и хорошо известную КПТ-8 или пасты с достаточно близкими характеристиками. Залог популярности у отечественных пользователей – отличное соотношение цены и качества данного продукта. К тому же немаловажной причиной распространенности КПТ-8 явилось массовое ее использование в промышленности – «восьмерка» де-факто является стандартом отечественного термоинтерфейса общего назначения. Как следствие, ее характеристики прекрасно изучены, и результаты тестов данной пасты можно с минимальной долей погрешности экстраполировать на другие условия.

Поэтому именно КПТ-8 будет выступать во время испытаний как референсный термоинтерфейс, на основании сравнения с ней будут делаться выводы, касающиеся теплопроводности остальных участников тестов.

Результаты тестирования

По результатам испытаний для более легкого восприятия полученных данных термопасты были разделены на пять основных категорий.

«Плохая теплопроводность»: все вещества, которые попали в данную категорию, имеют худшие в тесте результаты и способны свести на нет эффективность любого суперкулера, поэтому их применение в ПК не рекомендуется.

«Средняя теплопроводность» – в основном недорогие простые термоинтерфейсы, ничем не выделяющиеся на фоне конкурентов и имеют приемлемую эффективность.

«Хорошая теплопроводность» – неплохая эффективность, они способны удовлетворить запросы большин-ства требовательных пользователей.

«Отличная теплопроводность» – интерфейсы, которые демонстрируют весьма впечатляющие характеристики и могут быть рекомендованы тем, кто серьезно увлекается «выжиманием» мегагерцев из ПК и кому важен каждый дополнительный градус.

«Сверхпроводность!» – такого звания удостоились лучшие термоинтерфейсы, имеющие наивысшие основные показатели эффективности.

«Плохая теплопроводность»

В эту немногочисленную категорию попали всего две термопасты, так что рекомендуем их хорошенько запомнить!

Термоинтерфейсы, °С
(меньше температура – выше эффективность)
Titan Nano Blue59
Panasonic58,5
КПТ-8 (референс)56,6

Худшая из них – Titan Nano Blue, которую можно найти в комплекте поставки любого современного кулера от данного производителя. Выделяется среди других синим цветом (отсюда и название) и довольно тяжело поддается намазыванию и смыванию с крышки процессора.

На втором месте термопаста от Panasonic. Да-да, эта компания выпускает и такие вещества, только в основном в промышленных целях. Сама паста – белая, легкая и воздушная, очень напоминает взбитые сливки. Если когда-либо придется с ней столкнуться, лучше оставить ее в упаковке.

«Средняя теплопроводность»

Это основная и самая массовая группа участников. Результаты, которые демонстрируют различные термоинтерфейсы, очень похожи, разброс не превышает одного-двух градусов.

Прежде всего, не стоит удивляться наличию в таблице результатов трех паст под именем «КПТ-8». Одна из них отличается от нашей референсной термопасты вариантом поставки: шприц с красной наклейкой, на которой нарисован портрет создателя периодической таблицы химических элементов Менделеева. Отсюда и прозвище – «менделеевская».

Термоинтерфейсы категории
«Средняя теплопроводность», °С
(меньше температура – выше эффективность)
Data Cooler57
Titan TTG S-104 , S-10356,7
Pasta Siliconowa56,6
КПТ-8 (референс)56,6
Zalman CSL 85056,5
Noctua56,5
STARS silver56,5
Stars 700/Aero 70056
GeIL GL-TCP1b55,6
Thermopox55,6
КПТ-8(«менделеевская»)55,5
КПТ-8(BeO)55,5
АлСил-355,5
Sil more55,5
Shin-Etsu (белая)55,5
W.P.55,5
STARS (белая, soft pack)55,5
AKT-84255
Fanner 42055
Koolance55

Вторая КПТ-8 по-своему особенная: если верить заверениям производителя, то в качестве теплопроводника в ней используется оксид бериллия (ВеО). В обычных «КПТ’шках» проводником тепла является мелкодисперсный оксид цинка. Об оксиде бериллия ходят легенды, будто бы это – секретнейшая военная разработка. Тем не менее тестирование не определило существенных отличий от референсной пасты. Химический анализ мы не проводили, так что затрудняемся сказать, есть в последней вариации на тему «КПТ-8» бериллий в каких-либо соединениях или нет.

Из группы середнячков необходимо выделить довольно интересную GeIL GL-TCP1b. Почему? Если вспомнить, под данным брендом на рынок попадает только оверклокерская память и с недавнего времени видеокарты. Термопаста поставлялась как бонус к одному из комплектов памяти. Само вещество приятного золотистого цвета, наносится легко, но удаляется с большими усилиями. Производитель указывает наличие в ее составе 5% меди и 5% серебра (объемные доли). Проверка не обнаружила никаких выдающихся способностей у столь именитой термопасты.

Aero 700 и Stars 700 – просто разные наименования одного и того же вещества. Данную пасту можно обнаружить в комплекте поставки кулеров Aerocool и некоторых других. Интересно, что производитель заявляет о наличии в составе термопасты 25% серебра! (правда, верится в это с большим трудом). Тем не менее эффективность от таких заверений и деклараций не улучшилась, а вот наносить и смывать данный термоинтерфейс весьма неудобно – можно изрядно запачкаться самому и загрязнить электронные компоненты.

Всем известная в народе «серебрянка» – наверное, наиболее распространенная паста в наших краях фигурирует под именами Titan TTG S-104 и TTG S-103. Отличается номером, зависящим от формы поставки (маленький шприц или пакетик соответственно). Паста действительно серебристого цвета, но не более того: серебро в составе отсутствует по определению, хотя производитель указывал какие-то проценты. Похоже, теплопроводником является мелкодисперсный порошок алюминия. Результаты тестирования средние, но вот использовать пасту будет не очень приятно, так как «серебрянка» – один из самых трудновыводимых и трудносмываемых термоинтерфейсов в мире! Поэтому стоит дважды подумать, прежде чем обильно намазывать ею процессор.

Под именем Thermopox поставляется продукция компании Amepox’s. Это вещество взято из двухкомпонентного набора, предназначенного для приклеивания радиаторов к чипам и фактически представляющего собой термоклей. Теплопроводником является «жидкая» мелкодисперсная медь.

В основную группу также попала небезызвестная Zalman CSL 850, которую можно найти в комплекте с кулерами и радиаторами от Zalman. По консистенции – весьма жидкая, белого цвета, похожа на КПТ-8.

Необходимо сказать пару слов о другой термопасте «отечественного» производства – АлСил-3. Именно ей когда-то прочили славу убийцы КПТ-8, но, судя по тестам, этого не случилось. Поскольку данную пасту часто подделывают, нам удалось достать два разных (прошу заметить, оригинальных) тюбика разного времени выпуска. Продемонстрированный результат оказался один и тот же.

Остальные термопасты очень похожи по консистенции и своим свойствам на КПТ-8, правда, преимущественно они более жидкие (исключение составляет пепельно-серая паста из комплекта водяного охлаждения от Koolance). Найти их можно в комплекте с разными кулерами. Они – костяк общей группы и ничем особенным не выделяются. Если какая-то из них достанется в нагрузку с тем или иным компонентом – не стоит ее выбрасывать. Большая часть легко наносится и смывается (к ним относятся все термопасты белого цвета; противоположность им – разнообразные серебристые и золотистые вещества), они еще сослужат хорошую службу в нужный момент.

«Хорошая теплопроводность»

Продукцию компании Arctic Silver уважают и у нас, и за рубежом. Причина проста: от теста к тесту ее изделия демонстрируют стабильно замечательные результаты. Так, например, в последнее время наблюдается шумиха по поводу новой версии Arctic Silver-5. Мы провели детальную проверку, чтобы выявить истинные преимущества ряда термопаст этой уважаемой фирмы.

Термоинтерфейсы категории
«Хорошая теплопроводность», °С
(меньше температура – выше эффективность)
КПТ-8 (референс)56,6
Arctic Alumina55,5
Arctic Silver-354,6
AOS54,5
DC-34054,5
Asetek54,5
Arctic Silver-553,5
Arctic Ceramique53,5

Итак, Arctic Alumina ничем не лучше «менделеевской» КПТ-8. В группу «Хорошая теплопроводность» Alumina попала исключительно как продукт неизменно высокого качества, который пока что никто не пробовал массово подделывать.

Термопасты серии Arctic Silver, по заявлениям производителя, изготовлены на основе серебра. Правда, не уточняется его процентное содержание в общем составе. Arctic Silver-3 демонстрирует эффективность на два градуса лучшую, чем наш эталон. Arctic Silver-5 выигрывает уже целых 3 градуса, что поистине является достижением для термопаст рассматриваемой серии.

Arctic Ceramique вносит небольшую сумятицу в общую картину. Она имеет практически те же характеристики, что и Arctic Silver-5, а наносится значительно легче. В таком случае мы определенно можем заявить, что Arctic Сeramique является весьма удачной покупкой. На ее фоне Arctic Silver-5 совершенно не стоит тех денег, которые за нее требуют, и бойко продается скорее из-за несгибаемой веры пользователей в силу благородных металлов.

Продукция компании Asetek всегда славилась вниманием к мелочам, надежностью, высоким качеством и отличными параметрами. Даже такой, на первый взгляд невзрачный, термоинтерфейс от Asetek работает не хуже Arctic Silver-3 и превосходит наш эталон на 2 градуса. Столь же отличный показатель демонстрируют неизвестные большинству пользователей пасты AOS и DC-340.

«Отличная теплопроводность»

В группу отличников попали сразу несколько термопаст.

Термоинтерфейсы категории«Отличная теплопроводность», °С(меньше температура – выше эффективность)
КПТ-8 (референс)56,6
Apus TMG 30152,5
Gigabyte52,5
Titan Nano Grease TTG-G3001052,5
GFC-M1 D90T8-01052,5
Shin-Etsu MicroSi G-75152

Порадовала TTG-G30010 от Titan, которой суждено стать заменой «серебрянке» и Nano Blue. Результаты, продемонстрированные ею, – просто фантастика, она оказалась на целый градус лучше легендарной Arctic Silver-5!

А невзрачный шприц от Gigabyte из комплекта одного из кулеров того же производителя с белой пастой тоже творит чудеса тепловой эффективности!

Малоизвестная Apus TMG 301 выступила на весьма достойном уровне. Shin-Etsu MicroSi G-751 является продуктом химической корпорации Shin-Etsu MicroSi. Она, как и подобает детищу ведущего мирового производителя, очень качественная и пользуется заслуженным спросом, но, к сожалению, не у нас – найти ее довольно проблематично.

Маслом кашу не испортишь. А вот термопастой…

Перед тем как переходить к экспериментам с теплопроводными субстанциями, кратко остановимся на основах обращения с ними. При использовании их по назначению никакой опасности для жизни или здоровья человека нет, но необходимо соблюдать некоторые простые рекомендации – действовать аккуратно, всегда под рукой иметь бумажные салфетки или вату, спирт или другую жидкость, способствующую очищению поверхностей и кожи от этих веществ, мыть руки после работы с термопастами, остерегаться их попадания в глаза и внутрь организма.

Кроме того, надо внимательно следить за тем, чтобы металлизированные вещества не попадали на контакты микросхем и ножки процессоров. При нанесении теплопроводящего вещества на крышку процессора или кристалл видеочипа правило «чем больше, тем лучше» не срабатывает – для эффективной передачи тепла слой термопасты должен быть очень тонким, чем тоньше – тем лучше (около 0,5 мм – как раз то, что надо). Размазывать вещество лучше всего с помощью какой-нибудь пластиковой карточки. Конечно, разные пасты по-разному наносятся, но эти рекомендации справедливы всегда, и придерживаться их необходимо в подавляющем большинстве случаев. Излишки термопасты можно вытирать ватой, смоченной спиртом или специальными смывками, для этого предназначенными. Отлично подходит жидкость для снятия лака с ногтей. В любом случае при работе с термоинтерфейсами следует просто быть аккуратным, и все у вас обязательно получится!

 

«Сверхпроводность!»

Эта группа весьма немногочисленна – в нее попали лучшие из лучших, «чемпионские» термопасты.

Термоинтерфейсы категории
«Сверхпроводность!», °С
(меньше температура – выше эффективность)
КПТ-8 (референс)56,6
Arctic Cooling MX-151,5
Shin-Etsu MicroSi MPU-3.750,5
Coollaboratory Liquid Pro50

Для начала несколько слов о МХ-1. То, что делает Arctic Cooling, всегда имеет лучшие показатели эффективности, чем у большинства конкурентов (это радиаторы, вентиляторы, и термопаста в данном случае не стала исключением). Если присмотреться к упаковке, то можно заметить таблицу сравнения MX-1 с распространенными образцами термопаст, включая Arctic Silver-3. Нам было сложно поверить, что данная паста способна обеспечить настолько хороший результат, но тест все расставил на свои места.

MX-1 демонстрировала отличные показатели уже с первого часа проверки, отрыв от эталона составлял не меннее 5 градусов! И при этом производитель заявляет об улучшении характеристик данной термопасты со временем! Что же будет через указанные на упаковке 200 часов? Наш кулер оставался установленным на стенде ровно 200 часов именно с термопастой МХ-1, через каждые 24 часа делался замер эффективности.

К сожалению, по истечении четырех суток паста лишь незначительно повысила свой результат на несколько десятых градуса, поэтому явного улучшения в последующие часы работы мы не увидели. И тем не менее преимущества MX-1 налицо!

Второй образец пасты от Shin-Etsu, именуемый MicroSi MPU-3.7, демонстрирует отменные показатели теплопроводности! Она, согласно приведенной методике, оказалась эффективне КПТ-8 на целых 6 градусов!

И замыкает линейку «чемпионских» паст жидкометаллическая Coollaboratory Liquid Pro. Она показала результат, на 6,5 градуса лучше нашего эталона и на 3,5 градуса лучше разрекламированной Arctic Silver-5. Именно на Coollaboratory Liquid Pro считаем нужным остановиться подробнее, ведь это первый серийный термоинтерфейс на основе так называемого «жидкого металла». Данный состав с виду напоминает шарики ртути из обыкновенных градусников: характерный блестящий «металлический» цвет и жидкое состояние. Сплав, который применяется в составе данного термоинтерфейса, не так токсичен, как ртуть, и не образует настолько опасных соединений, он состоит из определенной пропорции редкоземельных металлов, причем температура его плавления оказывается ниже комнатной. Но это еще не значит, что с Liquid Pro можно делать все что угодно.

Как и ртуть, он вступает в химические реакции со многими металлами. Так, на алюминиевых деталях через некоторое время вырастают хлопья оксида, а сам алюминий в прямом смысле разлагается и растворяется в месте контакта, образуя трансметаллические соединения. На меди подобный процесс тоже будет происходить, но не так быстро. Для своей же безопасности вообще не трогайте данный интерфейс руками!

К сожалению, Liquid Pro еще и наносится с определенными проблемами. Все попытки намазать жидкий металл окажутся тщетными, если не выполнены несколько условий, гарантирующих необходимый эффект. Так, соприкасающиеся поверхности чипа и кулера должны быть чистыми и гладкими, а медь – зачищенной от окислов (это потемнение, пятна на подошве кулера). Лучше всего предварительно отполировать подошву устройства охлаждения, после чего протереть спиртом. Крышку процессора тоже следует обезжирить. Наносить «жидкий металл» следует ватным тампоном. Для этого из шприца необходимо выдавить шарик Liquid Pro на поверхность и ваткой надавить на него. Металл войдет в волокна ваты и будет там удерживаться. Теперь останется втирать Liquid Pro с небольшим усилием. Если поверхности действительно чистые, то результат не заставит долго ждать.

Иные способы, такие как размазывание кисточкой или ветошью, редко приносят результат. В большинстве случаев металл будет собираться в виде шариков, пока те не скатятся куда-то вниз. А когда вы трете ватой по поверхности, то снимаете тончайшую оксидную пленку с меди, способствуя адгезии.

Следует не забывать о том, что это металл, и он – отличный проводник электричества. Обращаться с данным веществом нужно очень акуратно: один маленький шарик, незаметно закатившийся на ножки какого-либо чипа, способен создать короткое замыкание и навсегда вывести из строя его или всю систему!

Заявленная теплопроводность у Liquid Pro составляет более 80 W•m/k и, судя по результатам тестов, данная цифра близка к истине (но опять же – никто не приводил методику расчетов полученной величины, поэтому назвать данные абсолютно верными нельзя).

Тест веществ, не являющихся термоинтерфейсами

Кому-то этот раздел может показаться странным, но в жизни все случается: из-за отсутствия под руками настоящего термоинтерфейса либо из любопытства некоторые энтузиасты практикуют использование «нетрадиционных» веществ для улучшения теплопередачи от греющегося узла к системе охлаждения. Поэтому мы решили провести собственные испытания и сделать соответствующие выводы о целесообразности использования подручных средств для замены термопасты.

Как видно из данных, добытых экспериментальным путем, у нас получились весьма любопытные результаты. Тем не менее ни в коем случае не спешите менять штатную термопасту на зубную пасту или, что хуже, заливать крышку процессора водой! На специальном оборудовании, защищенном от возможных коротких замыканий, и для кратковременных тестов мы могли себе это позволить, но не пытайтесь подобное повторить дома.

Различные веществав роли термоинтерфейсов, °С(меньше температура – выше эффективность)
Горчица «Русская»66,6
Нефрас С4-155/200 (уайт спирит)65,5
Спирт изопропиловый63
Масло машинное ТП-2264,5
Смазка «Хадо»63,6
Масло подсолнечноенерафинированное «Ятрань»62
Бензин62,5
Масло часовое МН-30низкотемпературное60,5
КПТ-8 (референс)56,5
Паста зубная «Жемчуг»55
Вода питьевая54

Да, еще есть один важный момент: подавляющее большинство рассмотренных в этом разделе веществ содержат в себе спирт или воду (или таковыми являются). А они при нагреве теплосъемника весьма интенсивно испаряются! Кроме того, в некоторых из них могут содержаться химически активные вещества, последствием использования которых станет коррозия основания системы кулера! Яркий пример, подтверждающий оба утверждения – обычная зубная паста. Вначале она демонстрирует результат, лучший, чем у КПТ-8, однако уже через час-два работы компьютера содержащаяся в ней вода практически полностью испаряется, и «Жемчуг» превращается в теплоизолятор! Сняв кулер с процессора после такого испытания, вы увидите, что его медная подошва покрыта налетом темного цвета, который удаляется только шлифовкой!

Поэтому ни в коем случае во избежание неприятностей не повторяйте подобные тесты в домашних условиях!

Выводы

Думаем, теперь у тех, кто раньше имел слабое представление о существовании в его компьютере вещества, именуемого термоинтерфейсом, появились некоторые поводы для размышлений.

Браться ли за замену того вещества, что используется в компьютере, решать владельцу последнего! При этом, проанализировав все «за» и «против», стоит задуматься, действительно ли будет какая-то выгода от такого хода? Тем же, кто по разным причинам твердо решился на подобный шаг, мы предлагаем один практический совет: при поиске того или иного термоинтерфейса следует в первую очередь исходить из своих потребностей и фактической доступности продукта. Если удовлетворяет средняя эффективность – можно брать любое вещество из основной группы. Факторы, которые поспособствуют покупке, – легкость нанесения и смывания термопасты и, конечно же, цена. Ну а тем, кто захотел приобрести довольно редкие термоинтерфейсы, придется немало потрудиться при поиске. Однако спешим успокоить относительно веществ, которые продемонстрировали в нашем тесте лучшие показатели: все они доступны как минимум в больших городах (так, в Киеве без особых усилий можно найти все, попавшие в нашу первую пятерку).

В любом случае, следует не забывать о ложке дегтя в бочке меда в виде некачественной субстанции, призванной обеспечивать теплообмен между процессором и кулером. И если возникнет желание сменить систему охлаждения, сначала стоит задаться вопросом: «…а может, просто сменить термоинтерфейс?»


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: