Chłodzenie które kosztowało miliony teraz na zwykłym Ryzenie. Eksperyment roku

W świecie komputerów entuzjastów niewiele rzeczy fascynuje tak bardzo jak eksperymenty z ekstremalnym chłodzeniem. Niemiecki overclocker Der8auer ponownie przyciągnął uwagę, tym razem prezentując chłodzenie natryskowe, technologię, która do tej pory była zarezerwowana dla superkomputerów Cray. Jego eksperyment z procesorem Ryzen 7 9800X3D pokazuje, że przyszłość chłodzenia CPU może leżeć w mgiełce mikroskopijnych kropel.

Chłodzenie natryskowe polega na rozpylaniu nieprzewodzącej cieczy bezpośrednio na powierzchnię procesora. Dysze umieszczone nad układem wytwarzają delikatną mgiełkę, która odparowuje w kontakcie z gorącym chipem. Następnie para jest kondensowana w układzie chłodzącym i powraca do obiegu. Ten cykl przypomina zasadę działania komory parowej, jednak w przypadku chłodzenia natryskowego proces przebiega z większą precyzją i bezpośrednim oddziaływaniem na źródło ciepła.

Der8auer, znany z testowania najbardziej niekonwencjonalnych metod chłodzenia, postanowił zrekonstruować system podobny do tych używanych w superkomputerze Cray X1. Pokazał procesor tej maszyny z 2003 roku, zaprojektowany specjalnie z myślą o chłodzeniu natryskowym. Całość była zamknięta w obudowie ze stali nierdzewnej, a wewnątrz znajdowały się miniaturowe dysze ukierunkowane na każdy z ośmiu chipów obliczeniowych.

Precyzja w mikroskali

Każda dysza musi być ustawiona z chirurgiczną dokładnością. Zbyt niskie ciśnienie nie pokryje w pełni powierzchni, a zbyt wysokie może zaburzyć cyrkulację cieczy. Der8auer podkreślił, że nawet fragment nieobjęty mgiełką może się przegrzać, co jest sporą wadą tej technologii. Kluczowy jest również dobór samego chłodziwa. Ciecz musi być całkowicie nieprzewodząca i mieć niską temperaturę wrzenia. Zbyt wysoka wartość uniemożliwia przemianę fazową i zatrzymuje ciepło w układzie.

W testach użyto zmodyfikowanego systemu z parownikiem oraz dwoma obiegami — jednym doprowadzającym chłodziwo i drugim dostarczającym sprężone powietrze, które tworzyło mgiełkę.

Wyniki eksperymentu i granice możliwości

Ryzen 7 9800X3D z chłodzeniem natryskowym utrzymał się w Cinebench R23 bez przegrzania, osiągając wynik 18 164 punktów przy temperaturze około 95°C. Choć wynik ten był niższy od standardowych 23 000 punktów uzyskiwanych przy tradycyjnym chłodzeniu, eksperyment potwierdził potencjał technologii. Częściowe pokrycie IHS oraz brak precyzyjnego dopasowania systemu ograniczyły efektywność, ale sam fakt, że test przebiegł stabilnie, uznano za sukces.

Der8auer zaznaczył, że przy pełnym pokryciu powierzchni procesora i dokładniejszym dostrojeniu systemu ciśnieniowego efekty mogłyby przewyższyć tradycyjne chłodzenie cieczą.

Powrót do przyszłości superkomputerów

Chłodzenie natryskowe pozostaje technologią bardzo niszową. Stosowane jest w zaledwie kilku superkomputerach, takich jak Cray-2, gdzie intensywność przepływu chłodziwa pozwalała utrzymać tysiące procesorów w granicach stabilnych temperatur. Mimo wysokich kosztów i skomplikowanej konstrukcji, rozwiązanie to oferuje ogromny potencjał w kontekście przyszłych systemów HPC oraz ekstremalnego overclockingu.

Jeśli postępy w miniaturyzacji i automatyzacji pozwolą zredukować koszty, chłodzenie natryskowe może w przyszłości trafić do komputerów konsumenckich. Dziś pozostaje jednak domeną laboratoriów, w których granice fizyki spotykają się z inżynierską precyzją.