Advertentie
Het gebruik van alternatieven voor klassieke koelpasta en thermische pads op grafische kaarten is zeker niet nieuw, maar bij de eerste twee modellen van de GeForce RTX 50-serie valt het wel op hoe vaak deze alternatieven worden gebruikt. NVIDIA zelf gebruikt vloeibaar metaal ook voor de GeForce RTX 5090 Founders Edition, Gigabyte doet dit voor de Waterforce-modellen van de GeForce RTX 5090 en 5080 en ASUS gebruikt bijvoorbeeld een phase change pad. Maar waar komt dit plotselinge gebruik van nieuwe materialen vandaan, ook al zien we ze af en toe in massaproductie?
Faseovergangsmateriaal
Een Phase-Change-Pad, bestaande uit PCM (phase change material), wordt als een klassieke thermische pad gebruikt tussen de te koelen chip en de koelplaat. Bij een bepaalde temperatuur smelt het materiaal en worden microscopisch kleine onvolkomenheden opgevuld, waardoor de thermische weerstand wordt geminimaliseerd. Als het stevig is, blijft het stabiel en is het gemakkelijk te hanteren en te monteren. Vergeleken met traditionele koelpasta's is het schoner en zorgt het voor consistente prestaties op lange termijn. Nadat het smeltpunt is bereikt, blijft het PCM in een zeer viskeuze toestand om pomp-out-effecten te voorkomen. Dit effect zal later een rol spelen
Vloeibaar metaal
Vloeibaar metaal bestaat uit een mengsel van metalen zoals gallium, indium en tin, die vloeibaar blijven bij kamertemperatuur of iets hogere temperaturen. Het wordt zo genoemd omdat het metaalachtige eigenschappen heeft, zoals een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, maar het heeft geen vaste toestand zoals conventionele metalen. Dankzij de extreem hoge thermische geleidbaarheid – aanzienlijk hoger dan conventionele koelpasta’s – kan het warmte zeer efficiënt van een CPU of GPU naar de heatsink transporteren. Vloeibaar metaal is echter elektrisch geleidend en kan bij onjuist gebruik kortsluiting of corrosie veroorzaken.
Om deze reden is het noodzakelijk om te voorkomen dat het vloeibare metaal zich verplaatst van het gebied direct tussen de chip en de koelplaat en zich ergens anders afzet. Daarom wordt hier gebruik gemaakt van fysieke barrières in de vorm van rubberen randen en schuim dat het vloeibare metaal absorbeert. Om corrosie van bijvoorbeeld aluminium te voorkomen, moeten de oppervlakken van de koelers vernikkeld zijn. Dit geldt ook als het om een koperen koeler gaat. Het vloeibare metaal zou dan namelijk een legering vormen die de warmtegeleidende eigenschappen vermindert.
Terwijl een Phase-Change-Pad vrij eenvoudig te hanteren is, is dit niet het geval bij vloeibaar metaal.
Thermische stopverf
Fabrikanten zijn vooral geïnteresseerd in een langere levensduur. Het probleem van het 'pump-out'-effect is een probleem voor alle fabrikanten van grafische kaarten in hun RMA-afdelingen.
Het pomp-uit-effect treedt op wanneer de koelpasta uit het contactoppervlak tussen de chip en de koelplaat wordt geperst als gevolg van herhaalde temperatuurcycli. Dit gebeurt omdat de materialen in verschillende mate uitzetten en krimpen, waardoor de pasta zijwaarts wordt verplaatst. Vooral pasta's met een hoog oliegehalte of een lage viscositeit hebben hier last van, omdat deze gemakkelijker uit de voeg vloeien. Na verloop van tijd leidt dit tot een slechtere warmteoverdracht, wat resulteert in hogere temperaturen. Fabrikanten hebben echter ook koelpasta's ontwikkeld die speciale additieven of alternatieve materialen gebruiken om dit effect te verminderen.
Door gebruik te maken van een Phase-Change-Pad of vloeibaar metaal wordt de gevoeligheid voor het pomp-out-effect verminderd of is dit probleem vrijwel nihil. Vloeibaar metaal kan wel last hebben van het pomp-out-effect, maar in mindere mate dan conventionele koelpasta's. Door de metaalachtige eigenschappen van de lijm ontstaat er een zekere hechting aan het oppervlak, waardoor de lijm beter op zijn plaats blijft. Fabrikanten zijn echter bereid om temperaturen van enkele graden Celsius hoger te accepteren als dit betekent dat hogere RMA-tarieven vanwege het pomp-uit-effect kunnen worden vermeden. Thermische stopverf wordt ook gebruikt omdat het niet zo snel uitdroogt als thermische pads. Ook hier ligt de nadruk op een langere levensduur.
Tijdens de basisgarantieperiode van twee jaar kan de koper van een grafische kaart contact opnemen met de dealer als er problemen zijn met de koeling. Daarnaast bieden fabrikanten hun eigen garantieperiodes aan, waarin voor garantiegevallen gebruik kan worden gemaakt van de service van de fabrikant via de RMA (Return Merchandise Authorization).
Maar als je het zelf doet, kan het veel werk zijn. Vloeibaar metaal is minder makkelijk te verwerken dan koelpasta. Het is echter wel mogelijk om het te verwijderen en opnieuw aan te brengen, waardoor de verzegeling meestal kan worden hersteld. Bij de nieuwe Waterforce-modellen van Gigabyte ligt dat echter weer lastiger, omdat de fabrikant voor de afdichting een gel gebruikt. Als de koeler verwijderd wordt, is de afdichting niet meer gegarandeerd. Het is de vraag of de eindklant het relevante materiaal kan verkrijgen.
Thermische stopverf kan bijzonder problematisch zijn bij het verwijderen. U kunt het verwijderen met een plastic spatel of een zachte borstel. De resten moeten worden verwijderd met isopropanol en een pluisvrije doek of wattenstaafje. Het kan een vervelende klus zijn als de thermische stopverf niet in één stuk verwijderd kan worden.
Het gebruik van vloeibaar metaal, een Phase-Change-Pad en thermische stopverf levert vooral voordelen op voor fabrikanten. Ze hopen dat de koeloplossingen langer meegaan en dat er minder RMA-gevallen zijn. In de eerste plaats is dit natuurlijk in het voordeel van de kopers van de kaarten, die niet langer bang hoeven te zijn voor een verslechtering van de koelprestaties.