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

Aliran udara yang lebih baik memastikan laptop yang lebih dingin 

Skema menunjukkan masuknya udara dingin (biru) dan keluarnya udara panas (merah) pada notebook umum. | Inyes.org

Berhasil mentransmisikan panas dari prosesor hanyalah setengah dari seluruh pekerjaan yang perlu dilakukan. Mengeluarkan panas sepenuhnya dari chassis memiliki kesulitan yang sama. 

Di sinilah heat spreader dan kipas berperan. Pada tingkat yang sangat dasar, heat spreader meningkatkan area permukaan untuk panas yang datang dari heat pipe sementara kipas mengusir panas ini dengan menarik udara dingin dari luar.

Unit kipas pada laptop tipikal dengan blok thermal, heat pipe, dan heat spreader. | msi.com

Menentukan jenis kipas dan heat spreader lebih dari sekadar memilih bagian terbaik untuk melakukan pekerjaan itu. Kipas yang dimaksud harus menyeimbangkan antara jumlah bilah kipas dan jarak antar bilahnya -- menjejalkan terlalu banyak bilah dalam ruang yang kecil berarti tidak ada cukup udara yang bisa didorong keluar. 

Pada saat yang sama, efisiensi akan turun ketika jumlah bilah lebih sedikit dengan banyak ruang kosong di antaranya. Jadi bagaimana cara menentukan struktur kipas terbaik untuk pendinginan yang optimal?

Heat spreader MSI GT76 memiliki lebih banyak area permukaan dan kipas tambahan | msi.com

Masukkan software simulasi. Banyak OEM menggunakan software simulasi standar industri yang dapat memberikan penilaian yang adil mengenai seperti apa aliran udara yang akan terjadi pada chassis tertentu. Gagasan menggunakan software simulasi adalah untuk mengetahui jenis rakitan kipas sepeti apa yang paling cocok untuk memenuhi persyaratan sistem pendingin yang diberikan daripada hanya menggunakan kipas yang tercepat (dan mungkin terberisik) yang ada di pasaran. 

Software simulasi memperhitungkan banyak karakteristik seperti bagaimana aliran udara diarahkan ke dalam dan ke luar chassis, ruang yang tersedia dalam chassis, volume udara yang dihasilkan dari desain kipas (CFM), luas permukaan sirip heat spreader, dll. Software ini dapat memprediksi distribusi suhu di dalam chassis di bawah simulasi beban yang berbeda. Ini membantu OEM untuk lebih memahami dan memperbaiki pengaturan sistem pendingin mereka untuk efisiensi maksimum.

Dalam video tes simulasi di bawah ini, kita bisa mendapatkan gambaran tentang bagaimana simulasi aliran udara membantu untuk memahami hasil yang mungkin timbul dari implementasi sistem pendingin. Disini, kita akan melihat bahwa hasil dari desain sample ini adalah mengisap kembali udara panas ke dalam pipa masuk sehingga menghasilkan suhu yang lebih tinggi.

Setelah melakukan perubahan yang diperlukan di sebelah kanan, kita sekarang melihat bahwa semua udara panas didorong keluar oleh kipas sehingga menghasilkan distribusi temperature yang jauh lebih seragam. Oleh karena itu, dengan menggunakan simulasi seperti itu, memungkinkan untuk membuat perubahan pada desain sistem pendingin pada tahapan merancang prototipe. Ini juga membantu dalam mendeteksi masalah yang mungkin tidak dapat diidentifikasi secara fisik.

Sekarang, mari kita pertimbangkan bagaimana semuanya bekerja dalam contoh praktis seperti MSI GT76. GT76 bertujuan untuk performa berkelanjutan jangka panjang pada 5 GHz di semua core dengan Core i9-9900K. Seperti yang terlihat di gambar, sistem pendingin GT76 menghadirkan tidak kurang dari 11 heat pipe, dua blok tembaga yang dipoles CNC, heat spreader yang disempurnakan, dan desain quad-fan. Heat spreader menjangkau seluruh laptop dan tersedianya empat kipas membantu untuk menghilangkan panas di seluruh sisi belakang, bukan hanya pada satu atau dua sudut.

MSI mengatakan bahwa simulasi ekstensif telah membantunya dalam merancang sistem aliran udara baru yang mencapai 2,25x lebih baik dibandingkan dengan kompetitornya dengan kipas GT76 yang mendorong 96 CFM udara dibandingkan dengan 42,6 CFM pada laptop lainnya. Area permukaan sirip yang lebih besar dari heat spreader yang baru juga berperan dalam mencegah 9900K dari throttling. CPU dari GT76 memiliki luas permukaan sirip sebesar 252,910 mm2 --- ~2.3x dari GT75 Titan (110,045 mm2).