تاریخچه‌ی پیدایش خنک کننده های کارت گرافیک؛ بخش اول

[_abbas_glv]

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمٰنِ الرَّحِيم

جریان الکتریکی با عبور در پردازنده های گرافیکی سبب پردازش و تولید انرژی گرمایی شده که باید در محیط پخش شود. در گذشته به دلیل سادگی پردازنده های گرافیکی این انرژی به واسطه تماس مستقیم چیپ به محیط منتقل می‌شد که بعد ها هیت‌سینک هایی کوچک و برخی هیت‌سینک ها همراه با فن های کوچک و با قطر کم، برای دفع این انرژی به سطح چیپ چسبانده شدند. در آن زمان استفاده از پیچ یا گیره(Pushpin) موسوم نبود.

کارت ATI 3D Rage Pro PCI بدون خنک کننده. سال 1997 میلادی


کارت ATI Radeon 7000 که یک هیت‌سینک به وسیله چسب روی سطح چیپ آن چسبانده شده. سال 2001 میلادی


کارت ATI Radeon 7500 که یک هیت‌سینک به همراه فن روی سطح چیپ آن چسبانده شده. سال 2001 میلادی

رفته رفته با طراحی پیشرفته تر و بالا رفتن قدرت پردازشی، چیپ ها نیاز به جریان بیشتر داشتند. هرچه جریان بیشتری توسط چیپ مصرف شود، انرژی گرمایی بیشتری تولید می‌شود. در حالی که اسلات AGP که در آن زمان مرسوم بود تنها می‌توانست 48.25W از توان مورد نیاز کارت را تغذیه کند و در برخی موارد این میزان کافی نبود. این مسئله باعث شد کانکتور های 4 پین فلاپی و در ادامه کانکتور های Molex برای تغذیه کارت های قدیمی مورد استفاده قرار بگیرند(البته بعد ها اسلات AGP PRO معرفی شد که می‌توانست حداکثر تا 110W از توان مورد نیاز کارت را تغذیه کند).
با این افزایش تولید گرما، اندازه هیت‌سینک ها و فن های مورد استفاده در آنها نیز تا حدودی افزایش یافته بود اما آنها هنوز به نسبت کوچک و سبک بودند. تمام کارت های آن زمان جز معدود مواردی از نظر سایز تنها یک اسلات را اشغال می‌کردند.

کارت ATI Radeon 9800 PRO به همراه هیت‌سینک و فن که به وسیله دو گیره به برد متصل شده. سال 2003 میلادی


کارت ATI Radeon 9800 XT به همراه هیت‌سینک و فن بزرگتر که توسط چند پیچ به برد متصل شده‌اند. هیت‌سینک همچنین چیپ های حافظه را خنک می‌کند. سال 2003 میلادی

اولین استفاده از خنک کننده ها در مقیاس بزرگ در آن زمان در کارت GeForce FX 5800 Ultra توسط nVIDIA کلید خورد.

کارت GeForce FX 5800 Ultra. هوای خنک از سمت راست شکاف PCI از طریق مکش فن وارد، و هوای گرم از سمت چپ شکاف PCI به بیرون هدایت می‌شود. این کارت یکی از پر سر و صداترین مدلهای تاریخ بود. سال 2003 میلادی

در ادامه شرکت ABIT به استفاده از فن های دمنده با ساختاری اختصاصی به نام OTES(مخفف Outside Thermal exhaust system) در مادربرد و کارت های خود روی آورد.

کارت ABIT Siluro FX 5600 Ultra OTES. سال 2003 میلادی

بعد آن لوله های انتقال حرارت(HeatPipe) که درون آن معمولاً از آمونیاک، استون، آب، دی‌اتیل اتر یا نوعی کلروفلوئوروکربن استفاده می‌شود مورد استفاده قرار گرفتند. با انتقال گرما به لوله، مایع درونی تبخیر شده و درون لوله به سمت دیگر که خنک تر است گردش می‌کند. گردش به سمت خنک تر باعث می‌شود بخار گرما از دست بدهد و دوباره به مایع تبدیل شود و بدین صورت چرخه باعث انتقال انرژی گرمایی می‌شود. لوله ها معمولاً به یک صفحه(بلاک) که مستقیماً با سطح چیپ در تماس است متصل می‌شوند و با انتقال گرما به سمت دیگر لوله که با هیت‌سینک در تماس است باعث دفع انرژی گرمایی می‌شوند.
لوله های انتقال حرارت تا به امروز در ساختار های خنک کننده کارت های حرفه ای و نیمه حرفه ای باقی مانده‌اند.

کارت ATI Radeon 9800 XT Ultimate. سال 2003 میلادی

منبع:
www.sapphirenation.net/history-graphics-cards-coolers-part

[_abbas_glv]

تا سال 2003 میلادی عمده تمرکز بر روی کارت هایی که سازندگان ارائه می‌کردند بود. اما در همین زمان تنوعی در عرضه قطعات جانبی برای محصولات در بازار پدید آمد.

طلوع خنک کننده های اختصاصی

کاربرانی که از ساختار خنک کننده پیش فرض کارت خود به دلیل صدای بالا یا عملکرد معمولی و پایین رضایت نداشتند می‌توانستند از کولینگ های اختصاصی که در بازار عرضه شده بود استفاده کنند. اگرچه امروزه کمتر شاهد این امر هستیم اما در آن زمان کولینگ های اختصاصی از محبوبیت بالایی نزد کاربران به خصوص اورکلاکر ها و modder ها برخوردار بود و کولینگ های متنوعی از برند های مختلف در بازار عرضه شده می‌شد. کولینگ های اختصاصی در بیشتر موارد از نظر دفع حرارت و نویز کم نسبت به مراتب بهتر از خنک کننده های مرجع تولید کنندگان بود که به دنباله خود منجر به استفاده از این کولینگ ها در مدل هایی توسط برخی برند ها و در سالهای بعد همکاری شرکت های سازنده با شرکت های AIB(مخفف Add-In Board) شد. چیزی که امروزه بین برند های ASUS و Noctua قابل مشاهده است.

کولر پرطرفدار Zalman VF-700 نسخه‌ی Al-Cu (آلومینیوم-مس)


کولر های Accelero X1 و Accelero X2. دو مدلی که خط تولید Accelero را پایه گذاری کردند که تا به امروز وجود دارد


کارت شرکت Sapphire به همراه کولر Zalman VF-900(به صورت پیش فرض)


کولر Arctic ATI Silencer 4


کولر Zalman VF-1000 به همراه فن با نورپردازی

در سال 2004 شرکت های AIB(شرکت هایی که کارت های مبنی بر پردازشگر های دو شرکت nVIDIA و ATI تولید می‌کردند) همراه با تغییراتی نسبت به مدل مرجع سازنده چیپ(Reference Design)، کارت های خود را روانه بازار کردند؛ کارت های این شرکت ها عمدتاً یا کارت هایی تک اسلاته یا به همراه فن مکنده بود که به تدریج رشد کردند.
بزرگترین شریک برای شرکت nVIDIA و ATI دو برند EVGA و SAPPHIRE بودند. البته برند هایی مانند XFX از هر دو سازنده چیپ های گرافیکی تولیدات داشتند.

کارت ATI Radeon X850 XT. سال 2005 میلادی(نسخه PCI-E در سال 2004 میلادی عرضه شد)


کارت ATI Radeon X1600 PRO. سال 2005 میلادی

اولین تغییرات توسط شرکت SAPPHIRE در کارت ATI Radeon X1950 XTX بود که نشان دهنده چیزی است که امروزه به نام فن های Blower-Style شناخته می‌شود.

کارت ATI Radeon X1950 PRO. سال 2006 میلادی

همچنین یک نسخه با نام Sapphire X1950 XTX Toxic توسط Sapphireعرضه شد که می‌توان گفت یکی از اولین استفاده از ساختار های خنک کننده مبنی بر آب یا اصطلاحاً واترکولینگ برای خنک سازی چیپ های گرافیکی بود. از آن زمانه تا کنون هر ساله چند نسخه از کارت گرافیک های مبنی بر واترکولینگ معرفی می‌شوند اما هرگز به اندازه امروزه مورد علاقه واقع نشده‌اند.

کارت Sapphire X1950XTX Toxic به همراه واترکولر شرکت Thermaltake به صورت جداگانه یکی از اسلات های PCI را اشتغال می‌کرد. سال 2006 میلادی

در سال 2007 میلادی همه چیز به شکلی که امروزه می‌شناسیم شروع به شکل گیری کرد. هر دو کارت های مرجع شرکت های nVIDIA و ATI به فن های مکنده مجهز شدند.

کارت Radeon HD 2900 XT. سال 2007 میلادی

در همین ماه‌ها بود که کولر Arctic Accelero Xtreme برای سری Radeon HD 2900 عرضه شد. این کولر کاملاً از کولینگ پیش فرض سازنده بهتر عمل می‌کرد و راهی را قدم نهاد که امروزه در کارت های نیمه حرفه ای و حرفه ای استفاده می‌شود.

کولر Arctic Accelero Xtreme

منبع
www.sapphirenation.net/history-graphics-card-coolers-part-ii

[ARMIN]

عباس جان، مقاله ترجمه و کار خودته؟

[_abbas_glv]

عباس جان، مقاله ترجمه و کار خودته؟

سلام، بله
مقاله خیلی واسم جالب بود، خواستم کاملش رو اینجا به صورت ترجمه شده فارسی بزارم

[ARMIN]

سلام، بله
مقاله خیلی واسم جالب بود، خواستم کاملش رو اینجا به صورت ترجمه شده فارسی بزارم

اگر خواستی و اوکی بودی برام فایل Word رو بفرست من داخل سایت منتشر کنم.

[_abbas_glv]

اگر خواستی و اوکی بودی برام فایل Word رو بفرست من داخل سایت منتشر کنم.

با کمال میل، باعث افتخاره

[_abbas_glv]

معرفی سری Radeon HD 2XXX که با افزایش توان مصرفی همراه بود باعث شد تا از مدارات VRM پیشرفته تری برای تغذیه کارت استفاده شود که خود منجر به تولید انرژی گرمایی، آن هم به حدی شد که دیگر قابل چشم پوشی نبود. در کارت ATI Radeon HD 2900 XT خنک کننده مرجع همزمان وظیفه دفع حرارت هسته، مدار VRM و چیپ های حافظه را به عهده داشت. این اولین کارت ATI بود که از دو کانکتور PCI-E برای تامین انرژی استفاده می‌کرد(یک کانکتور 6-pin و یک 8-pin). این کارت با مصرف 215 واتی مقدار قابل توجهی انرژی گرمایی تولید می‌کرد.

خنک کننده کارت ATI Radeon HD 2900XT. پد های حرارتی در گوشه سمت چپ برای خنک سازی بخش VRM استفاده شدند

در سری ATI Radeon HD 3XXX هیت‌سینک های جداگانه برای بخش VRM معروف شدند(به عنوان مثال در کارتATI Radeon HD 3870 Atomic). در آن زمان خنک سازی بخش VRM مختص کارت های پر مصرف و حرفه ای بود که در گذر زمان کارت های میان رده نیز به آن مجهز شدند.

پس از آن برند Sapphire با طراحی نوآورانه خود اولین برندی شد که از فناوری محفظه بخار برای دفع حرارت چیپ استفاده کرد. این ساختار در اصل مشابه لوله های انتقال حرارت عمل می‌کرد اما در استفاده روی چیپ ها از نظر دفع حرارت بسیار بهینه تر و البته گرانتر بود.

کارت ATI Radeon HD 3870 Atomic اولین کارت تولید شده با کولینگ محفظه بخار

در این میان کارت ATI Radeon HD 3870 X2 با مصرف بالا، تولید حرارت زیاد و طراحی دو هسته ای خود چالشهایی را برای کولینگ های اختصاصی پدیدار کرد.

فن، هوای درون کیس را در امتداد هسته ها هدایت می‌کند و نهایتاً هوای گرم از اسلات خارج می‌شود

البته GeForce 7950 GX2 اولین کارت دو هسته ای بود که توسط nVIDIA و با طراحی مرجع به تولید انبوه رسید و پرطرفدار هم ظاهر شد؛ اما به دلیل عدم کارایی ساخت، طراحی آن کنار گذاشته شد.

کارت GeForce 7900 GX2(در بالا) و GeForce 7950 GX2(در پایین). هر دو کارت دارای برد و کولر مجزا برای دفع حرارت هسته است. سال 2006 میلادی

در ادامه کارت هایی دیگری مانند Sapphire X1950 PRO Dual نیز معرفی شدند اما به دلیل سفارشی بودن برد مورد استقبال کاربران قرار نگرفتند.

کارت SAPPHIRE X1950 PRO Dual. سال 2007 میلادی

در همین حال سازندگان کولینگ های اختصاصی شروع به تولید هیت‌سینک هایی برای بخش VRM شدند.

کولر Zalman مدل ZM-RHS90 برای بخش VRM کارت ATI Radeon HD 4890

در این بین یکی از برند هایی که در این زمینه خوش درخشید Thermalright بود. کولینگ هایی با هیت‌سینک بزرگ و هیت‌پایپ که حتی امکان نصب فن 80mm را داشت و دفع حرارت بخش VRM را به خوبی انجام می‌داد.

کولر Thermlaright مدل VRM-R5 برای بخش VRM


کولر VRM که به صورت عمودی در بالا قرار دارد. به دلیل امکان تداخل طراحی با کولر چیپ، نسخه های متفاوتی از این کولر معرفی شد

کولر Accelero S1 یکی از پرطرفدارترین کولر های برند Arctic بود که به کاربران امکان نصب فن دلخواه در اندازه های مختلف را روی هیت‌سینک کولر می‌داد که قبلاً وجود نداشت. البته کولر Accelero Twin Turbo با فن های پیش فرض خود هم بسیار موفق ظاهر شد و نیازی به تغییر فن در کولر نبود.

کولر Accelero S1

کولر Accelero Twin Turbo

نصب کولر Accelero S1 همراه فن با ضخامت 25mm روی کارت عملاً بیشتر از 2 اسلات را اشغال می‌کرد اما در دفع حرارت تاثیر بسزایی داشت.

[_abbas_glv]

در آن زمان Thermalright یک کولر جالب به نام Spitfire را معرفی کرد. این کولر به نحوی طراحی شده بود که سطح عظیمی از هسته را پوشش می‌داد و البته، قابلیت نصب عمودی به همراه فن 140mm را دارا بود که واقعاً شاهکار است!

کولر Spitfire. سال 2009 میلادی

می‌توان کولر را به سمت بالا نصب کرد(البته ممکن است با کولر پردازنده برخورد داشته باشد)

یا به سمت پایین(اینجا کولر بخش VRM نیز نصب شده است)

اما متاسفانه به دلیل فاصله بسیار نزدیک هیت‌پایپ ها به چیپ های حافظه که اطراف هسته قرار داشتند امکان نصب هیت‌سینک برای آنها وجود نداشت.
ابداع دیگر Thermalright خنک کردن پشت کارت بود. این ایده برای کمک به کولر اصلی و خنک کردن هسته از طریق پشت کارت بود که در واقع امکان پذیر بود، اما تغییر فاحشی در دفع حرارت ایفا نمی‌کرد.

کولر HR-11، که می‌توان فن 80mm روی آن نصب کرد. سال 2007 میلادی

در معرفی سری Radeon HD 3XXX بک‌پلیت ها بیشتر بر روی کارت هایی با چیپ های حافظه در پشت برد و عمدتاً برای خنک کردن چیپ های حافظه استفاده می‌شد.

کارت ATI Radeon HD 3870 X2(بک‌پلیت همچنین به استحکام برد کمک می‌کند). سال 2008 میلادی

در سری Radeon HD 4XXX تغییری نسبت به سری قبل در بخش بک‌پلیت اعمال نشد اما با معرفی سری Radeon HD 5XXX بک‌پلیت ها بر روی کارت های حرفه‌ای تک هسته‌ای نیز استفاده شدند. همچنین در کارت ATI Radeon HD 5970 علاوه بر خنک سازی و استحکام، در درجه بالاتر، زیبایی یکی از مقوله هایی بوده که طراحان به آن توجه کردند؛ اگر بخش هایی که بک‌پلیت پوشش نداده را فاکتور بگیریم، بک‌پلیت همچنین از کامپوننت های روی برد از نظر فیزیکی محافظت می‌کند.

کارت ATI Radeon HD 5970. سال 2009 میلادی

پس از آن کارت ATI HD 5970 Toxic همانند نسخه مرجع به همراه بک‌پلیت در پشت کارت عرضه شد با این تفاوت که به نسخه نهایی کولر Accelero Xtreme مجهز بود. تکامل یافته چیزی که درATI Radeon HD 2900 XT استفاده شده بود.

کارت ATI Radeon HD 5970 Toxic. سال 2010 میلادی

معرفی سری Radeon HD 6XXX همراه با یک تغییر نسبت به سری Radeon HD 5XXX بود. در نسل های قبل فن در گوشه برد و دو هسته در امتداد هم روی برد قرار می‌گرفتند که باعث می‌شد هوای داغ از هسته اول به سمت هسته دوم منتقل شود، همین منجر به بالا رفتن دمای هسته دوم می‌شد.

کولر کارت ATI Radeon HD 5970

اینجا بود که در طراحی نسل Radeon HD 6XXX فن به جای سمت راست در مرکز قرار گرفت تا دو هسته در مجاورت فن قرار بگیرند. این طرح دمای پردازنده ها را کاهش داد اما خود باعث افزایش دمای درون کیس شد. با گردش فن، هوای خنک به دو طرف هدایت می‌شود که از سمت چپ به بیرون کیس و از سمت راست به داخل کیس هدایت می‌شد که عامل افزایش دمای کیس بود.

کارت AMD Radeon HD 6990. سال 2011 میلادی

منبع:
sapphirenation.net/history-graphics-cards-coolers-part
sapphirenation.net/history-graphics-card-coolers-part-ii
sapphirenation.net/history-graphics-cards-coolers-part-iii
sapphirenation.net/history-graphics-card-coolers-part-iv