مبدد حراري لوحدة المعالجة المركزية

أنواع مبردات وحدة المعالجة المركزية

يُعد مبرد وحدة المعالجة المركزية مكونًا أساسيًا في نظام تبريد الكمبيوتر، وهو يُصنع عادةً من معدن ذو توصيل حراري جيد، مثل النحاس أو الألومنيوم. يختلف نوع مبرد وحدة المعالجة المركزية حسب العديد من العوامل، بما في ذلك التصميم ونوع المادة.

• مبرد الألومنيوم: كما يوحي الاسم، تُصنع هذه المبردات في الغالب من الألومنيوم. تُعرف بصلابتها وخفة وزنها. توفر مبردات وحدة المعالجة المركزية المصنوعة من الألومنيوم أداءً لائقًا، وتُستخدم بشكل شائع في الرسومات المتكاملة ومعالجات وحدة المعالجة المركزية منخفضة إلى متوسطة المدى بسبب أسعارها المعقولة.
• مبرد النحاس: تُعد مبردات وحدة المعالجة المركزية المصنوعة من النحاس أثقل من الألومنيوم، لكنها تتمتع بتوصيل حراري أفضل. لديها أداء أفضل من تلك المصنوعة من الألومنيوم في تبديد الحرارة. هذا يجعلها أكثر ملاءمة لوحدات المعالجة المركزية المتطورة وسيناريوهات زيادة سرعة المعالج حيث يكون تبديد الحرارة بكفاءة أمرًا بالغ الأهمية.
• مبرد أنبوب الحرارة: يحتوي مبرد وحدة المعالجة المركزية أنبوب الحرارة على أنابيب مغلقة مملوءة بسائل يمر بتغيرات طور لنقل الحرارة. تعمل أنابيب الحرارة على تحسين تبديد حرارة المبرد عن طريق توجيه الحرارة من وحدة المعالجة المركزية إلى الزعانف. يسمح ذلك بتبريد فعال وفعال لوحدة المعالجة المركزية، خاصة في الأنظمة ذات تدفق الهواء المحدود.
• مبرد سلبي: تعتمد مبردات وحدة المعالجة المركزية السلبية على مساحتها السطحية الكبيرة والتدفق الحراري الطبيعي لتبديد الحرارة دون مساعدة التبريد النشط، مثل المراوح. تُعد صامتة وتُستخدم في بيئات منخفضة الطاقة ومدمجة حيث يكون التشغيل الخالي من الضوضاء ضروريًا.
• مبرد نشط: تتضمن مبردات وحدة المعالجة المركزية النشطة مروحة أو مضخة لزيادة تدفق الهواء أو دوران السوائل، وبالتالي تحسين تبديد الحرارة. تحافظ على درجات الحرارة عند مستويات آمنة حتى تحت الأحمال الثقيلة.
• مبرد تبريد سائل: تدور مبردات وحدة المعالجة المركزية المبردة بالسوائل سائلًا عبر المشعاع لتبديد الحرارة بشكل أكثر كفاءة من تبريد الهواء وحده. توفر حلول تبريد أفضل للأنظمة عالية الأداء.

وظيفة وميزات مبردات وحدة المعالجة المركزية

تتمثل الوظيفة الأساسية لمبرد وحدة المعالجة المركزية في تبديد الحرارة التي تتراكم في وحدة المعالجة المركزية أثناء التشغيل. تصميم وتشغيل مبرد وحدة المعالجة المركزية من شأنها أن يُحقق ذلك دون أي تعديل على مقبس وحدة المعالجة المركزية أو العلبة. تعتمد فعالية المبرد على العديد من العوامل، بما في ذلك التوصيل الحراري، وتدفق الهواء، ودرجة حرارة الغرفة، وقدرة وحدة المعالجة المركزية على تبديد الطاقة.

بالإضافة إلى وظيفتها الأساسية، فإن ميزات مبرد وحدة المعالجة المركزية هي كما يلي:

• المواد: يمكن أن يُصنع مبرد وحدة المعالجة المركزية من مواد مختلفة، بما في ذلك النحاس أو الألومنيوم أو مزيج من الاثنين. يُعد النحاس موصلًا حراريًا ممتازًا ويبدد الحرارة بشكل أسرع من الألومنيوم، لكنه أثقل وأغلى ثمناً من الأخير. من ناحية أخرى، يُعد الألومنيوم خفيف الوزن ومناسب للميزانية. كما أنه يُبدد الحرارة بشكل جيد. لهذا السبب، يستخدم بعض مُصنعي مبردات وحدة المعالجة المركزية مزيجًا من المعدنين. تُصنع لوحة القاعدة من النحاس، بينما تُصنع الزعانف أو الشفرات من الألومنيوم.
• التصميم المزعنف: تحتوي معظم مبردات وحدة المعالجة المركزية على تصميم مزعنف يُكبر المساحة السطحية لتحسين تبديد الحرارة. كلما زاد عدد الزعانف، زادت المساحة السطحية لنقل الحرارة.
• نشط مقابل سلبي: يمكن تصنيف هذه الوظيفة والميزة إلى قسمين - نشط وسلبي. يحتوي المبرد النشط على مروحة توفر تدفق الهواء لتحسين تبديد الحرارة. توجد بشكل أساسي في وحدات المعالجة المركزية المتطورة التي تُنتج الكثير من الحرارة. من ناحية أخرى، يعتمد المبرد السلبي على الحمل الحراري الطبيعي لتدفق الهواء. توجد بشكل شائع في وحدات المعالجة المركزية منخفضة الطاقة التي لا تُنتج الكثير من الحرارة.
• معجون حراري: يُعد هذا ملحقًا لمبرد وحدة المعالجة المركزية يُحسن قدرة المبرد على تبديد الحرارة. يُنشئ طبقة رقيقة ولكن ثابتة بين وحدة المعالجة المركزية والمبرد للقضاء على الفجوات الهوائية وزيادة توصيل الحرارة بين السطحين. قد يحتوي المعجون الحراري على أي من المواد التالية - المعادن أو السيراميك أو الكربون أو المعادن السائلة.
• آلية التركيب: يأتي مبرد وحدة المعالجة المركزية مع قوس أو مشابك أو براغي لربطه بشكل آمن بمقبس وحدة المعالجة المركزية. يضمن ذلك الاتصال الأمثل بين المبرد ووحدة المعالجة المركزية لنقل الحرارة الفعال.
• الحجم المضغوط: يسمح الحجم المضغوط لمبرد وحدة المعالجة المركزية بالتناسب مع علب الكمبيوتر الصغيرة. كما يُمكن المستخدمين من تثبيته بسهولة على مقبس وحدة المعالجة المركزية أو الرقاقة.

تطبيقات مبردات وحدة المعالجة المركزية

بلغت قيمة سوق مبردات وحدة المعالجة المركزية العالمية 4.90 مليارات دولار أمريكي في عام 2022، ومن المتوقع أن تصل إلى 9.83 مليارات دولار أمريكي بحلول عام 2032، بنمو سنوي مركب يبلغ 7.4٪ من عام 2023 إلى عام 2032. يُشير هذا إلى نمو كبير في سوق مبردات وحدة المعالجة المركزية، والذي يشمل أنواعًا مختلفة من المبردات مثل المبردة بالهواء والمبردة بالسوائل ومبردات وحدة المعالجة المركزية ذات المبردات. يُعد الطلب المتزايد على حلول التبريد الفعالة في أنظمة الحوسبة هو المحرك الرئيسي لتوسع السوق. تُعد مبردات وحدة المعالجة المركزية ضرورية للحفاظ على درجات الحرارة المثلى ومنع ارتفاع درجة حرارة المعالجات، مما قد يؤدي إلى مشكلات في الأداء أو تلفها. وتُساهم شعبية وحدات المعالجة المركزية عالية الأداء والمهام الحاسوبية المكثفة بشكل أكبر في نمو السوق.

تُستخدم المبردات على نطاق واسع في العديد من الصناعات لتبديد الحرارة من الأجهزة الميكانيكية. تتضمن بعض التطبيقات الشائعة ما يلي:

• الالكترونيات الاستهلاكية: توجد مبردات وحدة المعالجة المركزية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية والخوادم. تمتص مبردات وحدة المعالجة المركزية وتبدد الحرارة التي تُنتجها وحدة المعالجة المركزية للحفاظ عليها تحت السيطرة.
• صناعة السيارات: تحتاج العديد من أجزاء السيارات إلى مبرد للتحكم في درجات حرارة التشغيل الخاصة بها. على سبيل المثال، تحتوي الترانزستورات القوية في وحدات التحكم الإلكترونية للسيارات الحديثة على مبردات وحدة المعالجة المركزية لمنعها من ارتفاع درجة حرارتها.
• الاتصالات: تحتوي العديد من أجهزة الاتصالات، مثل أجهزة التوجيه والمفاتيح، على مبردات للحفاظ على درجات حرارتها ومنعها من ارتفاع درجة حرارتها أثناء التشغيل.
• الإلكترونيات الكهربائية: تُستخدم المبردات في الأجهزة الإلكترونية الكهربائية مثل IGBTs و MOSFETS و الثنائيات، إلخ، للتحكم في درجة حرارتها وضمان التشغيل الموثوق به.
• الآلات الصناعية: تحتوي العديد من المحركات والمضخات والضاغطات، إلخ، على مبردات لتبديد الحرارة من أسطحها والحفاظ عليها عند درجات حرارة تشغيل آمنة.
• الفضاء والدفاع: تُستخدم المبردات في أنظمة الأقمار الصناعية والإلكترونيات الجوية والصواريخ والتطبيقات الفضائية الأخرى للتحكم في درجات حرارة المكونات الإلكترونية وضمان عملها بشكل صحيح في ظروف قاسية.

تُعد مبردات هوينينغ شائعة تقريبًا في أي نظام يحتاج إلى آلية تبريد. تُعد الأنواع الأكثر شيوعًا لمبردات وحدة المعالجة المركزية هي المبردات السلبية التي تفتقر إلى المراوح أو الأجزاء المتحركة. تقوم بالتبريد عن طريق تبديد الحرارة في الهواء بالتدفق الحراري الطبيعي. تُعد المبردات مكونًا أساسيًا لنظام يعمل بشكل جيد. سيعتمد نوع مبرد وحدة المعالجة المركزية الذي سيتم استخدامه على التطبيق المراد استخدامه فيه، حيث يمكن أن تساعد الأبحاث حول أنواع المبردات المختلفة المشترين على تحديد أفضل مبرد لاحتياجاتهم المحددة. يمكن أن تكون المقالات الأكاديمية والمواقع الإلكترونية للمُصنعين والمنشورات الصناعية موارد مفيدة لمزيد من التحقيق في مبردات وحدة المعالجة المركزية.

كيفية اختيار مبرد وحدة المعالجة المركزية؟

يعتمد العثور على مبرد وحدة المعالجة المركزية المناسب للشراء على العديد من العوامل.

• التوافق: تُعد توافق نظام الحوسبة هي الاعتبار الأول عند اختيار مبرد وحدة المعالجة المركزية. تأكد من أن مبرد وحدة المعالجة المركزية المختار متوافق مع نوع مقبس اللوحة الأم. تأكد أيضًا من وجود مساحة كافية في الهيكل. حدد ما إذا كان مبرد وحدة المعالجة المركزية متوافقًا مع العلبة الموجودة وما إذا كان يدعم طريقة التثبيت المطلوبة.
• الميزانية: تختلف تكلفة أنواع مختلفة من مبردات وحدة المعالجة المركزية. لذلك، حدد ميزانية لتوجيه عملية الشراء. يمكن أن توفر مبردات الميزانية أداءً لائقًا بتكلفة أقل، بينما توفر النماذج المتطورة أفضل أداء ومزيد من الميزات.
• احتياجات زيادة سرعة المعالج: تحدد حاجة زيادة سرعة المعالج نوع المبرد الذي سيتم شراؤه. على سبيل المثال، يمكن لزيادة سرعة المعالج المعتدلة استخدام تبريد الهواء، بينما تتطلب زيادة سرعة المعالج العدوانية مبرد وحدة معالجة مركزية سائلًا.
• مستوى الضوضاء: يُعد مستوى الضوضاء عاملًا آخر يجب مراعاته عند اختيار مبرد وحدة المعالجة المركزية. تُعد مبردات الهواء أهدأ بشكل عام، خاصة عند الأحمال المنخفضة، لأنها لا تحتاج إلى زيادة سرعة المضخة.
• عامل الشكل: حدد حجم المبرد المطلوب اعتمادًا على عامل الشكل؛ عادةً ما تكون لوحة أم MiniATX أو MicroATX. تضمن هذه الميزة عدم حجب المبرد المكونات الأخرى أو انتهاك مساحة العلبة.

سؤال وجواب

س: ما هو مبرد وحدة المعالجة المركزية؟

ج: مبرد وحدة المعالجة المركزية هو جسم به العديد من الزعانف يُبرد الكمبيوتر عن طريق تبديد الحرارة.

س: ما هي المواد المصنوعة منها مبردات وحدة المعالجة المركزية؟

ج: تُصنع مبردات وحدة المعالجة المركزية من مواد مثل الألومنيوم أو النحاس أو مزيج من الاثنين.

س: كيف أختار مبرد وحدة المعالجة المركزية المناسب؟

ج: خذ في الاعتبار التوافق، وأداء التبريد، والحجم، ومستوى الضوضاء، والميزات الإضافية. افحص المواصفات لمعرفة ما إذا كانت مناسبة للاحتياجات.

س: كيفية تركيب مبرد وحدة المعالجة المركزية؟

ج: أولاً، تأكد من تثبيت وحدة المعالجة المركزية بشكل صحيح على اللوحة الأم. ضع المعجون الحراري، ثم قم بتثبيت مبرد وحدة المعالجة المركزية. أخيرًا، قم بتوصيل المروحة بمصدر الطاقة.

س: كيفية صيانة مبرد وحدة المعالجة المركزية؟

ج: بشكل أساسي عن طريق الحفاظ على نظافته والتأكد من أنه يعمل بشكل صحيح. مثل الساعة، يجب فحص مبرد وحدة المعالجة المركزية بانتظام لمعرفة ما إذا كان يعمل كما ينبغي.