[เรื่องน่ารู้] มารู้จักหน้าที่ของ “ซิลิโคน” ที่ใช้ทาบนกระดองซีพียูกันเถอะ

สวัสดีครับเพื่อนๆ ชาว Extreme PC ทุกคนนะครับ คราวที่แล้วผมได้นะเสนอเรื่องของ การระบายความร้อนภายในเคสคอมพิวเตอร์ไปแล้ว คราวนี้เรามาดูเรื่องการระบายความร้อนของซีพียูกันบ้าง ซึ่งวันนี้จะเป็นเนื้อหาเกี่ยวกับ Thermal Interface Material (TIM) หรือที่เรานิยมเรียกว่า ซิลิโคน นั่นเอง

สำหรับ Thermal Interface Material (TIM) ถ้าแปลตรงตัว มันคือพวกสารสื่อความร้อนที่บริเวณหน้าสัมผัส ซึ่งมันเป็นคำกว้างๆ ที่ใช้กันนะครับ เพราะสารพวกนี้มีอยู่มากมายหลายแบบ เดี๋ยวเรามาเริ่มทำความรู้จักกันก่อนว่า ทำไมต้องมี TIM

TIM ที่จะขอพูดถึงในวันนี้ เป็นพวก Thermal paste/pad ที่อยู่ใช้หยอดลงบนกระดองซีพียู ก่อนวางหน้าสัมผัสของฮีตซิ้งค์นะครับ สาเหตุที่เราจำเป็นต้องใส่ TIM ลงไป เป็นเพราะแบบนี้…

จากภาพด้านบนนะครับ จะเห็นว่าเมื่อเราวางหน้าสัมผัสของฮีตซิ้งค์ ลงบนกระดองซีพียู มันไม่ได้แนบสนิทกันพอดี เพราะพื้นผิวของพื้นที่ 2 ส่วนนี้ ยังมีร่องลึก จากความไม่สม่ำเสมอของเนื้อวัสดุที่นำมาทำหน้าสัมผัส

เมื่อซีพียูเริ่มสร้างความร้อน และระบายขึ้นมายังกระดอง ปกติความร้อนจะต้องถูกส่งต่อไปยังหน้าสัมผัสของฮีตซิ้งค์ แต่ปัญหามันอยู่ที่ร่องลึกที่เราเห็นในภาพ มันทำให้เกิดช่องว่าง เป็นช่องที่มีอากาศ อากาศเป็นตัวนำความร้อนที่แย่มาก เพราะฉะนั้นจะทำให้เกิดความร้อนสะสมที่บริเวณช่องว่างดังกล่าว

ผลคือเหนือซีพียูเกิดความร้อนสะสม ฮีตซิ้งค์รับความร้อนได้ไม่ดี ยิ่งทำให้ความร้อนสูงขึ้นเรื่อยๆ

วิธีแก้คือ ปิดช่องว่างพวกนี้ ด้วยสารที่สามารถนำความร้อนได้ พระเอกของงานนี้คือ TIM ซึ่งมันจะช่วยผสานช่องว่างระหว่างกระดองซีพียู และหน้าสัมผัสของฮีตซิ้งค์ ทำให้ความร้อนวิ่งจากกระดอง ไปยัง TIM และขึ้นไปสู่ฮีตซิ้งค์ได้อย่างรวดเร็ว

ประเภทของ TIM

จริงๆ TIM ที่ทำออกมาเป็น Thermal paste มันมีหลายประเภทมาก ซึ่งแต่ละประเภทก็จะมีการผสมสารที่สามารถนำความร้อนได้ โดยคุณสมบัติในการนำความร้อนของ TIM เราวัดเป็น W/mK ถ้ามีค่าสูง แสดงว่านำความร้อนได้ดี

ทีนี้ประเภทของ TIM ผมขออ้างอิงข้อมูลจากเว็บไซต์ Techpowerup ซึ่งได้จัดประเภทของ TIM ออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ คือ

– Metal based

Thermal paste แบบนี้ จะประกอบไปด้วยอนุภาคของโลหะ ที่มีคุณสมบัติในการนำความร้อนได้ดี เช่น สารประกอบทองแดง, เงิน เป็นต้น หรือถ้าจะเอาแบบค่า W/mK สูงๆ โลหะล้วนๆ ก็จะเป็นกลุ่ม Liquid metal

แต่ทั้งนี้ ข้อเสียของสารในกลุ่มนี้ นอกจากจะเป็นเรื่องของราคา มันยังมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าด้วย ยิ่งนำมาใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีไฟฟ้าไหลผ่านทั่วเมนบอร์ด ต้องมีความระมัดระวังในการใช้งานนะครับ อยู่ให้มันหกเลอะเมนบอร์ดเชียวล่ะ

– Ceramic based

Thermal paste ในกลุ่มเซรามิก อาจจะไม่ได้มีประสิทธิภาพดีเท่ากับกลุ่มโลหะ แต่ถ้าใช้ของดีๆ หน่อย ก็อาจต่างจากกลุ่มโลหะทั่วไปเพียงแค่ 1-3 องศาเซลเซียส ซึ่งข้อดีของกลุ่มเซรามิกคือมันไม่นำไฟฟ้า

– Silicon based

เจ้าตัวนี้นำความร้อนได้แย่สุดใน 3 กลุ่ม ผมไม่แน่ใจว่ายังมีการนำมาใช้อยู่หรือไม่ แต่ส่วนใหญ่มักจะถูกออกแบบให้อยู่ในรูป Thermal pad ซึ่งจะใช้ในฮีตซิ้งค์ที่ติดมากับกล่องซีพียูครับ

นอกจากนี้ยังมี TIM ที่ถูกพัฒนาขึ้น ให้มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับ Liquid metal แต่ไม่นำไฟฟ้า จะเป็นพวก nano carbon แน่นอนว่าราคาก็ยิ่งสูงขึ้นไปอีกครับ เอาเป็นว่าถ้าอยากจะ Overclock แก้เหงาสักหน่อย หา TIM ที่มีสัมประสิทธิ์ในการนำความร้อนสัก 5 W/mK ก็ถือว่าโอเคแล้วครับ

วิธีการใช้งาน

นี่คือประเด็นที่ถกเถียงกันมามากมาย ว่าเราจะหยอด TIM อย่างไรให้ได้ประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งผมต้องบอกก่อนเลยว่า มันขึ้นอยู่กับความหนืดของ TIM, น้ำหนักของฮีตซิ้งค์ และความสามารถในการนำความร้อนของ TIM

ทีนี้ หลักการมันมีอยู่ว่า ไม่ว่า TIM จะดีแค่ไหน ก็ไม่ดีเท่าหน้ากระดองซีพียู สัมผัสกับฮีตซิ้งค์โดยตรง เพราะฉะนั้นเราต้องทำให้ TIM มีความบางมากที่สุด และไม่มีฟองอากาศ หรือช่องว่างเกิดขึ้น เพื่อให้ฮีตซิ้งค์ได้ใกล้ชิดกับตัวซีพียูครับ

จากที่เว็บไซต์ Tom’s hardware ได้ทำการทดลอง เขาบอกว่าการหยด TIM ตรงกลางกระดองซีพียู ขนาดสัก 2-4 มิลลิเมตร หรือกะประมาณเม็ดถั่วเขียว จะช่วยให้ TIM กระจายได้มากพอ และระบายความร้อนได้ดีที่สุด (เพราะส่วนใหญ่ Die ซีพียูมันจะอยู่ในแนวกลางของกระดอง ตรงกลางจึงต้องเนี้ยบที่สุด)

ส่วนเรื่องน้ำหนักของฮีตซิ้งค์และความหนืดของ TIM ก็มีผลนะครับ สำหรับเรื่องน้ำหนักนั้น ถ้าเราใช้ฮีตซิ้งค์ที่มีแรงกดน้อยๆ อย่างฮีตซิ้งค์ติดกล่อง บวกกับ TIM หนืดๆ เมื่อเรากดฮีตซิ้งค์ลงไปกับเมนบอร์ด TIM จะถูกเกลี่ยออกได้น้อย ทำให้มันกระจายตัวบนกระดองซีพียูได้น้อยนั่นเอง

ส่วนในกรณีที่ใช้ฮีตซิ้งค์ Third party มันจะมีขนาดใหญ่และปรับแรงกดได้ เพราะจะเน้นการขันน็อตลงบอร์ด จึงเหมาะที่จะใช้งานคู่กับ TIM หนืดๆ ได้ดีกว่า เพราะออกแรงกดได้มาก TIM ก็กระจายได้มาก

ทั้งนี้ ในบางคนอาจจะใช้นิ้วมือช่วยปาดบนกระดองซีพียูก็ได้ แต่อย่าให้หกเลอะเมนบอร์ด อย่าให้มันหนามากเกิน และต้องปาดให้เรียบเพื่อป้องกันความไม่สม่ำเสมอนะครับ

สำหรับบทความในวันนี้ก็มีเพียงเท่านี้ ในครั้งหน้าผมไม่แน่ใจว่าจะทำบทความเรื่องฮีตซิ้งค์ทันไหม แต่จะพยายามนำมาให้เพื่อนๆ ได้อ่านกันนะครับ ส่วนใครอยากได้บืความน่ารู้เรื่องไหนอีก ก็คอมเมนต์บอกกันมาได้ สวัสดีครับ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก
www.gamersnexus.net
http://www.tomshardware.co.uk
www.techpowerup.com