Test teplovodivých pást

A vôbec, buďme trochu skeptickí, nie je je teplovodivá pasta len ďalším produktom, za ktorý si nechajú výrobcovia chladičov dobre zaplatiť? V kremíkovom praveku prvých „praprocesorov“ neboli potrebné žiadne chladiče, a v podstate neboli potrebné ani pri modernejších generáciách. Výkon procesorov nebol vysoký a vyžarované teplo sa rozptýlilo v puzdre a z neho do okolia. Takto to vydržalo približne po 386-tky, výkonnejšie a vyššie taktované 486 a prvé Pentium procesory potrebovali už aspoň ako tak vyriešiť chladenie. Tranzistory pracovali na vyšších frekvenciách, pretekal cez nich väčší prúd a preto sa aj viac zahrievali.

Ale aj ich nároky však boli neporovnateľne menšie ako pri tých pravých pekáčoch (spomeňme Intel a Prescott), v podstate celkom stačilo na puzdro procesora položiť kúsok hliníka. V ozaj extrémnych prípadoch bolo potrebné pripevniť tú najkrpatejšiu vrtuľku akú ste vo fabrike našli a bolo po problémoch. Výkon sa však ďalej zväčšoval a rovnako rástol i tepelný výdaj procesorov, preto bolo treba vymyslieť efektívnejšie spôsoby prestupu tepla do chladiča.

Medzi prvé a logické riešenie patrilo obyčajné prilepenie nízkeho hliníkového bloku k puzdru procesora, prípadne pritiahnutie pomocou napínacích drôtov alebo jednoduchých spôn k socketu procesora. Neskôr sa používali relatívne hrubé teplovodivé podložky. Tie sa postupne presúvali na čipsety (spomeňme nForce 4 ktorý vedel potrápiť kadejaký materiál) a na procesory sa bežne dostala teplovodivá pasta, ktorej vývoj stále pokračuje, a materiálové vlastnosti sa stále vylepšujú.

Pasta sa stala nevyhnutnou súčasťou moderných chladičov, kde výrazne pomáha efektívnejšiemu chladeniu zahrievajúcich sa čipov, či už je to pri procesoroch, grafických kartách alebo pamäťových moduloch.

Historické okienko ste azda pretrpeli, stále však nevieme, prečo sa teplovodivá pasta používa. Dôvod je veľmi jednoduchý a má len málo spoločné s chamtivosťou výrobcov. Keďže tepelný rozvádzač procesora (IHS) a ani základňa chladiča nie sú dokonale rovné (dokonale rovné nie je v podstate ani sklo, pri chladičoch sú však nerovnosti podstatne viditeľnejšie, v podstate ide o rôzne priehyby IHS, škrabance, stopy po opracovaní styčnej plochy). Pri ich kontakte po osadení chladiča na procesor ostávajú medzi oboma materiálmi vzduchové štrbiny, v ktorých ostáva vzduch.

Vzduch je dobrý na veľa vecí, no nie v tomto prípade; je výborný izolant a veľmi zle vedie teplo, čo je v našom prípade nanajvýš nežiaduce. Ak sa na to pozrieme optikou čísel, vzduch je asi 10 000× menej teplotne vodivý ako meď, a zhruba 6 000× horší ako hliník. Do zimnej bundy tak jednoznačne chcite čo najviac vzduchu a čo najmenej medi. Do účinného chladenia počítača presný opak.

Sú však spôsoby ako nepresnosti spoja eliminovať. Nerovnosti sa dajú odstrániť tzv. lapovaním  – vyhladzovaním IHS a základne chladiča veľmi jemným brúsnym papierom, alebo ešte lepšie lapovacou (brúsnou) pastou. Táto pasta nie je teplovodivá, no obsahuje brúsne zrnká, ktoré opracúvaný materiál jemne obrusujú, a takto vlastne vyrovnávajú a leštia.

Ani tento proces nie je dokonalý, nehovoriac o tom, že ak máte obe ruky ľavé, narobíte viacej škody ako úžitku. Najpoužívanejšou možnosťou je tak vytesnenie vzduchu z medzier a zväčšenie styčnej plochy na maximum. A práve tu udierajú päsťou do stola teplovodivé pasty a posielajú nešikovných domácich majstrov hanbiť sa do kúta.

Veľa závisí od konzistencie a typu pasty. Čím je pasta redšia, tým ľahšie sa dostane do mikroskopických medzier, no nesmie byť príliš riedka, aby sa pod základňou chladiča udržala a nenechala sa príliš ľahko tlakom retenčného mechanizmu vytlačiť. V súčasnosti sa najčastejšie stretneme s piatimi základnými typmi pást. Hlavným odlišovacím znakom je samozrejme zloženie, a určite aj z toho odvodená cena.

*.pri chladičoch, ktoré nájdete pribalené pri procesore je pasta už nanesená na základni. Inštalácia je tak jednoduchšia a zvládne ju aj začiatočník. Vopred nanesnú pastu nájdete aj pri chladičoch nižšej triedy. V strednej a vyššej triede je pasta pribalená samostatne, v tube alebo vo fólii.

Najlacnejšie a najmenej účinné sú silikónové pasty, s obsahom keramického prášku. Spoznáte ich podľa bielej farby, a nájdete ich najmä pri lacných chladičoch menej známych výrobcov. Prípade ako výpredajový artikel vo vašom obľúbenom e-shope. Keramický prášok je dobre vodivý, silikónová „plnka“ ho zasa drží pohromade a poskytuje potrebnú pružnosť.

Drahšie a účinnejšie pasty sú postavené na rovnakom základe, použité sú však citeľne kvalitnejšie keramické zmesi s obsahom oxidov zinku, hliníka a berýlia. Tieto pasty sú svetlej šedej farby a v mnohých prípadoch s vysokou viskozitou. Preto sa s nimi dobre pracuje, no časom majú tendenciu vysychať, najmä keď silikón stratí svoju pružnosť. To by však nemalo znižovať teplotnú vodivosť pasty, len sa vám bude zle aplikovať na IHS a jej roztlačenie po inštalácii chladiča nemusí byť ideálne.

*.teplovodivá pasta by mala pokrývať celú plochu základne chladiča a IHS procesora, nielen jej časť. Efektivita prestupu tepla sa tak zvýši. Netreba to však preháňať a aplikovať zbytočne veľké množstvo pasty.

Pasty s obsahom tuhých kovových častíc hliníka či striebra majú síce veľmi dobrú teplotnú vodivosť, no používajú sa pomerne málo.  Dôvody sú dva, jednak sú pomerne  drahé, no čo je horšie, často bývajú elektricky vodivé. V princípe to nemusí byť až taký problém, pokiaľ ostane pasta na svojom mieste. Ak sa však na odkryté kontakty súčiastok základnej dosky, s obľubou napríklad na komponenty napájania procesora v oblasti socketu, môže spôsobiť skrat a veľké škody. Väčšinou ich spoznáte podľa svetlo-šedej farby s trblietavým metalickým odleskom.

Ešte drahšie ako „kovové“ sú pasty uhlíkové, ktoré ponúkajú vysoký výkon a spomedzi bežne dostupných pást sú asi najlepšou voľbou. Ich základom je prášok z technického diamantu, alebo krátke uhlíkové vlákna. Vlastnosti sú veľmi podobné ako v prípade pást s prímesami kovov, s tým rozdielom, že sú bezpečnejšie na používanie, a poskytujú ešte lepšiu teplotnú vodivosť. Vo väčšine prípadov bývajú tmavošedej farby a sú tuhšie ako pasty s keramickým práškom.

Najmenej používané, a samozrejme aj veľmi drahé sú pasty na báze tekutých kovov (napr. gália). Na trhu ich však bežne nenájdete, skôr sa používajú v priemyselných aplikáciách. Najlepšiu teplotnú vodivosť má prírodný diamant. Odpoveď na otázku, prečo sa bežne nepredávajú kilogramové chladiče z diamantu a pasty s prímesou diamantu nemáme, a ani netušíme, prečo tak tomu nie je.

*.s pastami s prímesou striebra alebo vodivých kovov sa už dnes stretneme len málo. Nevýhodou je aj vodivosť elektrického prúdu.

O účinnosti teplovodivej pasty veľa napovie hodnota teplotnej vodivosti (udávaná vo W/m.K), ak sa k nej výrobca priznáva. Tí poctivejší ju reálne na baleniach v tabuľkách špecifikácie uvádzajú, pričom platí, že vyššia hodnota je lepšia. Spomínali sme, že najlepšiu tepelnú vodivosť má diamant (ako sa hovorí, najlepší priatelia IT-čkára sú diamanty) a aby ste si dokázali urobiť obraz o tomto údaji, niekoľko hodnôt rozličných materiálov nájdete aj v tabuľke.

Pri moderných pastách už nemusíte riešiť „zapekanie“, doba počas ktorej pasta dosiahne ideálne prevádzkové vlastnosti sa  oproti starším typom výrazne skrátila u niekoľkých týždňov na niekoľko hodín. Čo sa však predĺžilo je proces vysychania pasty, napríklad Arctic dáva na svoje produkty záruku až osem rokov.

Aplikácia pasty je veľmi jednoduchá. Väčšina používateľov už má pastu nanesenú na chladiči, chladič pripevnený k doske, dosku v skrini a skriňu pod stolom. Ak ste pri samostatnom skladaní vlastného počítača použili boxovaný chladič, pastu ste našli nanesenú priamo na jeho základni, a tá sa pri osadení chladiča naniesla aj na IHS procesora. Ak ste však siahli po lepšom chladiči výrobcov tretích strán, a na základni nebola pasta nanesená (čo je prípad hlavne tých drahších a výkonnejších chladičov) je potrebné ju na IHS procesora rozotrieť vo veľmi jemnej vrstve. V takomto prípade pastu nájdete pribalenú pri chladiči v malej tube, alebo fólii.

Pri nanášaní na IHS stačí aplikovať len veľmi jemnú vrstvu, stačí niekoľko malých kvapiek a následne ich rozotrieť plastovou kartičkou, alebo prstom obalenom v mikroténovom vrecku. Tu platí že menej je niekedy viac, a tak si pastu nemažte ako džem na chlieb. Príliš hrubá vrstva sa pri prítlaku chladiča môže roztlačiť a znečistiť socket a základnú dosku, nehovoriac o tom, že čím hrubšia vrstva pasty, tým väčší odpor bude teplu klásť, najmä ak teplo prestupuje do medenej základne, ktorá má lepšiu teplotnú vodivosť ako pasta.

*.takto nejako by to vyzerať nemalo. Príliš hrubá vrstva pasty, a najmä tuhej, je zbytočnou prekážkou medzi základňou chladiča a procesorom, navyše hrozí jej vytlačenie na socket a okolité komponenty socketu procesora.

Testovali sme s chladičom Arctic Alpine Pro Rev.2 s otáčkami zníženými na 1500 ot./min. Vypekali sme procesorom Intel QX9650, ktorý svojimi 130 W TDP poslúžil viac ako dobre. Málo výkonný chladič sme vybrali úmyselne, chceli sme dosiahnuť výraznejšie škálovanie rozdielov medzi jednotlivými pastami, pre ktoré bola určite prekážkou aj nie najdokonalejšie opracovaná základňa. Pasty tak mohli ukázať svoje schopnosti naplno a rozdiely sú naozaj prekvapujúce.

Víťazom testu sa napokon stala MX-4 od Arctic, na chrbát jej dýchala aj staršia Tuniq TX-3, výborné výsledky odviedli i pasty Chill Factor III od Thermalright a NT-H1 od Noctua.

*.za najlepší výkon v teste oceňujeme Arctic MX-4 zlatým redakčným tipom