Grundlagen der Prozessorkühlung
Aufbau und Funktionsweise von Prozessorkühlern
Der möglichst geräuschlose und effiziente Abtransport der Abwärme von Halbleitern stellt eine Herausforderung für moderne PC-Systeme dar. Wir erklären, wie die CPU-Kühler und deren Lüfter funktionieren und welche Schwächen sie mitunter haben.
Moderne CPUs erzeugen bedingt durch den Stromfluss durch Milliarden von Transistoren viel Wärme. Aktuelle Desktop-CPUs erreichen eine Thermal Design Power von bis zu 250 Watt. Angesichts der Tatsache, dass Heizleistungen gewöhnlich in Kilowatt angegeben werden, klingt das nicht sonderlich viel. Man muss sich aber vor Augen halten, dass diese Heizleistung auf einer sehr kleinen Fläche auftritt, und das auch noch in einem geringen Volumen. Ohne aktive Kühlung kommt es zu Temperaturen, die den Halbleiter zerstören.
Die Wärme muss also weg. Für ihren Abtransport ist die Übertragungsoberfläche maßgeblich; ähnlich wie bei einem elektrischen Leiter entscheiden auch bei der Wärmeableitung der Querschnitt und die materialspezifische Leitfähigkeit. Letztere ist bei der den Prozessor umgebenden Raumluft aber schlecht. Würde sie sich nicht bewegen, fände kaum ein Abtransport der unerwünschten Energie statt. Auch die allein durch die Thermik entstehende Luftbewegung, bei der sich erwärmte Luft nach oben bewegt, weil ihre Dichte abnimmt, sodass dichtere Kaltluft nachströmt, reicht bei diesen Leistungs- und Umgebungsparametern nicht aus, um den Prozessor vor dem Hitzetod zu bewahren.