Как уходили кумиры: история системы охлаждения на базе жидкого металла от компании Sapphire

Вскоре потом появления первых видеокарт Radeon X850XT на рынке в Сети и, в частности, на сайте Sapphire появилась инфа о готовящейся к выходу видеокарте Radeon X850XT PE серии Blizzard. Изюминкой видеокарты должна была сделаться организация охлаждения, прозвать которую обычным кулером язык не поворачивается.

Кулер разработан компанией NanoCoolers и являет собой эдакий продукт конверсии. В нём применён тот же принцип, что и в системах первого контура охлаждения ядерных реакторов.

Принципиальное различие системы содержится в использовании в качестве хладагента жидкого металла. В ядерной энергетике для этих нужд применяют жидкий натрий, а что использовано в системе Liquid Metal Cooling Loops - неизвестно. Однако превосходство очевидно: жидкий металл имеет намного (более чем в 65 раз) большую удельную теплоёмкость, температура кипения (то есть состояния, в котором хладагент больше не может отнимать энергию у охлаждаемого объекта) равна 2000 градусам. Таким образом, теплоёмкость больше не является сдерживающим фактором (а как раз на этой теме сломаны тонны копий на специализированных форумах, где обсуждалось, что лучше: вода, тосол, компрессорное масло и т.д.). Заметим, что сдерживающим фактором в применении систем водяного охлаждения для особенно "горячих" видеокарт является то, что при температурах от 100 градусов влага в водоблоках банально закипает, и система больше не справляется с охлаждением. А 100 градусов на ядре, судя по отзывам на форумах, встречается не так уж и редко. Однако вернёмся к NanoCoolers.

Система на изумление проста. Она состоит из теплообменника, радиатора для охлаждения металла, электромагнитной помпы и соединительных трубок, а ещё всякой периферии типа вентилятора, корпуса и т.д.

Электромагнитная помпа имеет сильно простое строение, а главное - она не содержит движущихся частей и, как следствие, безусловно бесшумна. Принцип её работы следующий. Так как жидкий металл - проводник, в действо вступает результат Лоренца. Общий толк эффекта таков: приложение постоянного тока к проводнику в магнитном поле вызывает смещение проводника под действием силы с вектором, направленность которого определяется по правилу правой руки. Помпа состоит из внешнего магнита, создающего поле в канале с металлом, и двух электродов, расположенных перпендикулярно линиям напряженности поля. Подавая усилие на электроды, помпа заставляет массу металла передвигаться в заданном направлении. Так как контур на сто процентов заполнен и замкнут, движение массы осуществляется безостановочно. Изменяя силу тока на электродах, не возбраняется изменять интенсивность потока. По сути, это тот же электродвигатель, только электромагнитное поле движет не ротор, а проходящий через него металл. Схема действия эффекта Лоренца такова:

Теплообменник (Cold Plate) устанавливается на источник тепла (в данном случае - графический процессор). Его проблема - максимально проворно и результативно передать энергию с охлаждаемой поверхности в хладагент (жидкий металл). Теплообменник содержит немного внутренних каналов, чтобы усилить площадь теплообмена между ним и жидким металлом. При этом, учитывая выдающиеся термические характеристики жидкого металла и его текучесть, нет нужды в создании замысловатой структуры теплообменника, довольно нескольких обычных каналов (хоть та же "змейка"). Благодаря этому грубо снижается сопротивление потоку, что приводит к снижению требований к мощности помпы (гидродинамическое сопротивление - единственный из злейших врагов водяного охлаждения).

Второй теплообменник, позволяющий охладить жидкий металл, может быть нескольких видов, в зависимости от выделяемой мощности. Это может быть простой радиатор, тот, что будет возвращать тепло воздуху конвекционным путём или с помощью продува вентилятором. Это может быть радиатор с установленным на нём элементом Пельтье (термоэлектрическим охлаждающим элементом). Ну и наконец, это может быть радиатор, подключённый ко второму контуру охлаждения. В таком случае получится уже каскадная система охлаждения. Кстати, аккурат такая система применяется на ядерных реакторах.

Преимущества таковый системы охлаждения:

• очень низкое термическое сопротивление
• низкий порядок шумового давления
• высокая надёжность в связи с отсутствием движущихся частей и простоты системы
• малый размер
• высокая эффективность
• поддержка сверхплотных хладагентов
• независимость от направления потока
• возможность охлаждения разом нескольких источников тепла
• настраиваемая эффективность путём изменения скорости потока
• простота производства (общедоступные компоненты)

Эта новость стала шоком для всех, кто связан с компьютерным "железом" - такого ещё никто не видел. На форумах начались активные обсуждения, люди выдвигали уймище версий о производительности системы и её цене. Инженерный стандарт видеокарты более того демонстрировался на одной из крупных выставок, и все-таки в серийное фабрика Sapphire Blizzard так и не пошла. Причина оказалась банальной и для нас уже привычной: система охлаждения, разработанная NanoCoolers, не была доведена до пригодности в коммерческом использовании, и руководство компании приняло заключение о коммерческой нецелесообразности данной модели. А жаль, увлекательно было бы взглянуть на топовую видеокарту, работающую при температуре, близкой к комнатной.

Keywords: