Испарительная камера в системах охлаждения электроники. Что это и где применяется?

Самый простой способ увидеть испарительную камеру в действии — приобрести Xbox Series.

Что же такое испарительная камера и почему она до сих пор не стала массовой технологией? Давайте разберёмся.

Что такое испарительная камера?

Испарительная камера (vapor chamber) — это трёхмерная версия привычной теплотрубки. Она представляет собой герметичный корпус произвольной формы, заполненный специальной рабочей жидкостью в парофазном состоянии.

Принцип работы испарительной камеры — это сложные физические процессы фазовых переходов жидкости в пар и обратно во всём объёме камеры. Это может показаться чем-то из области магии, но на самом деле всё основано на точных научных расчётах, которые стали возможны благодаря современному компьютерному моделированию.

Снаружи испарительная камера выглядит как прямоугольный параллелепипед произвольного размера и формы с высотой до нескольких сантиметров. Она может быть с выпуклыми и вогнутыми частями, что позволяет идеально подогнать её под конфигурацию охлаждаемого устройства, обеспечивая максимальную эффективность теплоотвода.

Плюсы испарительной камеры

С технологической точки зрения испарительная камера имеет множество преимуществ:

1. Высокая теплопроводность: По сравнению с обычными теплотрубками, испарительные камеры имеют удельную теплопроводность в 1.4-2.8 раза выше в зависимости от формы камеры.
2. Равномерное распределение тепла: Камера может эффективно диссипировать тепло по всей своей площади. Например, можно сделать длинную и широкую камеру, расположив её низом на процессорный чип, а верх использовав в качестве радиатора.
3. Совместимость с теплотрубками: Можно отводить тепло с испарительной камеры на радиатор при помощи теплотрубок, что может стать бюджетным решением.
4. Безопасность: В отличие от систем водяного охлаждения, здесь отсутствует риск протечек и залитий.

Минусы испарительной камеры

Однако у этой замечательной технологии есть два серьёзных недостатка:

1. Высокая цена: Производство испарительных камер — сложный и дорогой процесс, поэтому системы охлаждения на их основе в 10 и более раз дороже аналогов на теплотрубках. Со временем цена может снизиться, но это произойдёт не скоро.
2. Проблемы с кастомизацией: Либо нужно выбирать стандартные камеры фиксированных размеров, теряя в эффективности, либо заказывать индивидуальные камеры нужной формы, что значительно увеличивает стоимость.

Зачем нужна испарительная камера и где её используют?

На данный момент испарительные камеры применяются там, где традиционные методы охлаждения уже не справляются. Их можно встретить в премиальных ноутбуках, кулерах для процессоров и системе охлаждения Xbox Series X. Также они используются в видеокартах и игровых смартфонах, где необходимо эффективно отводить тепло.

Вытеснит ли испарительная камера «водянку»?

Со временем испарительные камеры станут доступнее. Сейчас они по карману лишь крупным корпорациям и богатым энтузиастам. Однако, когда их стоимость сравняется с системами жидкостного охлаждения, многие предпочтут именно испарительные камеры из-за их безопасности и высокой эффективности.

Будущее испарительной камеры

Будущее за испарительными камерами. Преимущества этой технологии перевешивают её недостатки. Камеры могут использоваться как огромные теплотрубки или компактные термоинтерфейсы. Хотя охлаждение электроники подорожает, в долгосрочной перспективе такие затраты себя оправдают, обеспечивая лучший тепловой режим устройств.

Возможно, через 5-7 лет испарительные камеры станут стандартом для систем охлаждения. Пока это дорогое, но перспективное решение, которое уже используют ведущие производители. Будущее уже здесь, и оно выглядит многообещающе.