[Laptop 101] Memahami Apa yang Ada dalam Merancang Sistem Pendingin yang Efisien pada Laptop

Thermal yang baik masih menjadi impian "heat pipe"

Prinsip kerja heat pipe. | msi.com

Jadi, sekarang kita telah menghilangkan panas dari chip secara efisien, kita perlu menyalurkan panas ini pergi dari CPU/GPU melalui heat pipe. Heat pipe terdiri dari bagian evaporator dan bagian kondensor dan secara teknis disebut sebagai sistem transportasi panas dua-fase. 

Dalam heat pipe, cairan (biasanya air) menyerap panas dari blok thermal dan dikonversi menjadi uap (bagian evaporator) yang bergerak di sepanjang rongga pipa ke wilayah yang memiliki suhu lebih rendah (bagian kondensor). Di sini, uap mengembun menjadi air, yang kemudian diserap kembali oleh sumbu dan mengalir kembali ke posisi semula dengan aksi kapiler sementara panas dibuang ke luar.

Skema perpindahan panas. | msi.com

Sebagai contoh, perhatikan diagram di atas. Kita melihat bahwa cairan dalam heat pipe dipanaskan menjadi uap, bergerak ke area perpindahan panas, mentransfer panas, dan mengembun kembali ke bentuk cair. 

Bagian yang berlabel "Vaporization" dapat disamakan dengan blok panas yang kita bahas di atas, sedangkan area "Heat Transfer" mirip dengan sirip dari heat spreader yang akan kita lihat sebentar lagi. Ini adalah bagaimana proses panas ditransfer dari blok thermal dan akhirnya ke sirip heat spreader dimana panas kemudian didorong keluar menggunakan kipas.

Penampang heat pipe logam yang disinter. | msi.com

Heat pipe biasanya terbuat dari tembaga atau aluminium dan struktur sumbu di dalamnya antara beralur, kawat berjala (layar terbungkus), disinter, atau fiber. Dari semua itu, heat pipe yang disinter adalah yang paling mahal untuk diproduksi tetapi menawarkan konduksi panas yang sangat baik dari sumbu ke dinding dan sebaliknya.

Meskipun struktur sumbu adalah kriteria utama untuk memilih heat pipe yang tepat, ada beberapa faktor lain yang harus dipertimbangkan juga untuk performa heat pipe yang efisien. Yang pertama adalah kuantitas -- semakin banyak jumlah heat pipe yang ada, maka akan semakin baik perpindahan panas dari blok thermal ke heat pipe. Namun, menentukan jumlah heat pipe tergantung pada keluaran thermal secara keseluruhan dari blok dan luas permukaan yang tersedia.

Panjang dan diameter heat pipe secara langsung mempengaruhi laju perpindahan uap dalam rongga. Semakin besar diameternya, maka semakin banyak volume uap yang dapat ditransmisikan. Panjang heat pipe tidak boleh terlalu panjang. Heat pipe yang lebih pendek dapat mentransmisikan lebih banyak panas daripada yang panjang dan heat pipe yang lebih pendek juga memiliki batas kapiler yang lebih tinggi -- tingkat dimana cairan kembali dari kondensor ke evaporator.

Banyak laptop sering menggunakan heat pipe di CPU dan GPU bersamaan. Meskipun ini menghemat biaya, namun bagian dari heat pipe antara CPU dan GPU relatif lebih dingin, yang dapat mengakibatkan kondensasi dini dari cairan yang menghambat efisiensi perpindahan panas. Oleh karena itu, di laptop gaming kelas atas seperti MSI GT76, CPU dan GPU masing-masing memiliki heat pipe dan rakitan kipas yang sesuai untuk transfer panas yang maksimal.

Dikarenakan laptop tidak memiliki ruang yang cukup untuk menampung heat pipe silinder, maka heat pipe tersebut harus diratakan dulu sebelum digunakan dalam sistem thermal. Ini menambah kerumitan karena perataan permukaan yang tidak benar atau berlebihan dapat menghambat perpindahan cairan dalam sumbu. Tekukan yang kencang juga merugikan. Namun, telah dibuktikan bahwa selama radius tekukan 3x dari diameter heat pipe, maka kinerja yang dihasilkan tidak akan terpengaruh.