Computer CPU Coolers

最新のCPUは、最大130Wもの電力を消費します。その電力は廃熱となります。実質的に、現在のシステムでは、50Wから130Wの白熱電球がケース内で常に点灯しているのと同じ状態です。この例えでは、問題の深刻さが過小評価されています。白熱電球は球根の比較的大きな表面から熱を放散しますが、プロセッサは、プロセッサダイという約0.25平方インチ程度の非常に狭い表面積から同量の熱を放散しなければなりません。この熱を逃がす効果的なヒートシンクがなければ、プロセッサは文字通り、瞬時に焼き切れてしまう可能性があります。

ほとんどのシステムでは、この熱の問題に対処するため、巨大な金属製のヒートシンクをプロセッサダイ（または統合ヒートスプレッダ）に密着させ、小型のファンを使用してヒートシンクのフィンに空気を送り込むか、吸い出すようにしています。この装置は「ヒートシンク/ファン（HSF）」または「CPUクーラー」と呼ばれます。プロセッサの消費電力が増大し続けるにつれ、使用されるヒートシンクのサイズと質量も増大してきました。現在、市販のプロセッサに同梱されている標準のクーラーでさえ、かなり大型で重量があるものが多くなっています。例えば、図5-6の左側にはIntel Pentium 4用の標準CPUクーラー、右側にはThermalright製のXP-120社外品CPUクーラーが示されており、比較用に単3電池が並べられています。

図5-6：Intel標準CPUクーラー（左）とThermalright XP-120 CPUクーラー。比較用に単3電池を配置

CPUクーラーの配管

Thermalright XP-120クーラーにあるパイプのように見えるものは、実際にパイプです。正確にはヒートパイプといいます。このモデルを含む一部のハイエンドCPUクーラーでは、冷却効率を高めるためにヒートパイプが使用されています。ヒートパイプは冷蔵庫とほぼ同じ原理で作動します。プロセッサで発生した熱が流体を気化させます。その結果生じたガスが対流によってヒートパイプ内を上昇し、クーラー上部のラジエーター部で凝縮され、そこで熱をラジエーターに放出します。

標準のクーラーとは異なり、このThermalrightモデルを含む一部の社外品クーラーにはファンが同梱されていません。これは、そのようなクーラーが、特定の気流や騒音特性を持つファンを選択したいと考える、パフォーマンス重視や静音PC愛好家によって使用される傾向があるためです。このThermalright製クーラーは大型（120mm）のファンを使用でき、そのサイズのおかげで、プロセッサを効果的に冷却するのに十分な空気流量を確保しながら、比較的低速で（かつ静かに）動作させることができます。実際、XP-120を含む一部の高性能な社外品クーラーは、その広い表面積と高い効率性のおかげで、最も高速で発熱の激しいプロセッサ以外のすべてを、CPUファンなしで冷却できます。ケースファンの気流で、クーラーからの廃熱を十分に除去できるためです。

適合するからといって十分とは限らない

ヒートシンクがプロセッサに取り付けられるという理由だけで、そのプロセッサを冷却するのに十分だと判断しないでください。高速なプロセッサは、低速なモデルと物理的には同じですが、より多くの熱を発生します。ヒートシンクはプロセッサの速度に合わせて定格が決められています。例えば、2.4GHzのPentium 4用に定格されたヒートシンクを3.8GHzのPentium 4に物理的に取り付けることは可能ですが、冷却能力としては全く不十分です。また、プロセッサの速度だけで判断することもできません。例えば、Intelは、初期の低発熱なNorthwoodコアを使用した2.8GHzのPentium 4プロセッサと、後期の高発熱なPrescottコアを使用した2.8GHzのPentium 4プロセッサを製造していました。2.8GHzのNorthwoodコアPentium 4用に定格されたヒートシンクは、2.8GHzのPrescottコアPentium 4には不十分です。選択するヒートシンク/ファンユニットが、使用する特定のプロセッサに合わせて定格されていることを必ず確認してください。

ヒートシンクは、価格や用途に応じてさまざまな素材で構成されています。安価なヒートシンクや、低速なプロセッサ用を想定したヒートシンクは、オールアルミ製である可能性が高いです。アルミニウムは安価で、熱伝導の効率も比較的良好です。銅はアルミニウムよりはるかに高価ですが、熱伝導効率もはるかに優れています。そのため、より高価なヒートシンクや高速なプロセッサを想定したヒートシンクは、主にアルミニウムで構成されていても、プロセッサとの接触面には銅が使用されている場合があります。最も高価なヒートシンクや、最高速のプロセッサ用を想定したものは、純銅製です。

ヒートシンク/ファンユニットは、使用するファンの種類やサイズ、回転速度も異なります。ファンの回転速度は重要な問題です。他の条件が同じであれば、ファンが速く回転するほど騒音が大きくなるためです。同じ空気流量であれば、小型で高速なファンよりも、大型で低速なファンの方が騒音は小さくなります。プロセッサの高速化に伴い、ヒートシンクを冷却するために必要な高い空気流量を確保しつつ、ファンの回転速度（および騒音）を適切なレベルに保つため、ファンサイズは大型化してきました。例えば、Pentium IIプロセッサ用のヒートシンクには30mmファンが使用されていました。初期のPentium 4やAthlon 64プロセッサ用のヒートシンクは、通常60mmまたは70mmのファンを使用していました。オーバークロッカーをターゲットにした一部のサードパーティ製「パフォーマンス」ヒートシンクでは、80mm、92mm、または120mmのファンが使用されています。中にはファンを複数搭載するものさえあります。

一般的に、市販のプロセッサに同梱されているCPUクーラーの使用を推奨します。同梱のクーラーは、一般的にパフォーマンスと騒音レベルの面で中程度であり、優れた社外品クーラーほど効率的でも静かでもありませんが、低コストです。

ただし、PCの騒音が気になる場合は、サードパーティ製のCPUクーラーへの変更が最適です。使用するプロセッサや、どの程度の静音性と冷却効率が必要かに応じて、約15ドルから100ドル以上まで、静音CPUクーラーに費用をかけることができます。Arctic Cooling（http://www.arctic-cooling.com）は、15ドルから30...

熱伝導グリスは重要

最高のヒートシンク/ファンであっても、プロセッサとヒートシンクの間に熱伝導グリスを使用しなければ、プロセッサを適切に冷却することはできません。プロセッサとヒートシンクのベースはどちらも平らで磨かれていますが、密着させてもその間には薄い空気の層が残ります。空気は優れた断熱材であり、冷却において最も避けたいものなので、空気を追い出すために熱伝導グリスが使用されます。

ヒートシンクを取り付ける際、および取り外して再度取り付けるたびに、適切な熱伝導を確保するために新しい熱伝導グリスを使用してください。熱伝導グリスは、粘性のある「グリス」タイプや、プロセッサの加熱とともに溶け、冷えると固まる相変化型の熱伝導パッドとして入手可能です。使用する熱伝導グリスがプロセッサメーカーによって承認されていることを確認してください。例えば、AMDは特定のプロセッサに対して特定の相変化型熱伝導パッドを指定しており、それ以外の熱伝導グリスを使用すると保証が無効になると警告しています。

付属のものを使用する

一般的に、クーラーに同梱されている熱伝導グリスや相変化媒体を使用します。（特にAMDは、どの熱伝導材がプロセッサに適しているかについて非常に厳格です。）クーラーを再設置する際には、安価で、これまで使用したどの製品と同等かそれ以上の性能を持つ、Antec Silver Thermal Compound（http://www.antec.com）を使用することが多いです。

不適切なCPUクーラーはマザーボードを故障させる可能性がある

最高の社外品HSFを選ぶのは簡単なことではありません。クーラーがプロセッサの定格に適合しているか確認するのは、ほんの最初のステップにすぎません。高い冷却効率や低い騒音レベル、あるいはその両方を提供する特殊なクーラーは、通常、大型で重量があります（そして高価です）。

サイズが重要な理由は、プロセッサソケット周辺のスペースがコンデンサやその他の部品で埋め尽くされていることが多く、大型クーラーを正しく装着できない場合があるためです。適合するように見えたクーラーを固定しようとした結果、近隣の部品を曲げたり、損傷させたり、ショートさせたりした経験を持つPC自作ユーザーは少なくありません。多くのサードパーティ製CPUクーラーメーカーがマザーボードの互換性リストを提供していない理由は理解できません（Zalmanは提供しています）。そのようなリストがない場合、マザーボードの損傷を避ける最善の方法は、クーラーを固定する前に、すべての部品がクーラーに干渉しないかを目視で確認することです。もしうまく装着できない場合は、返品ポリシーがしっかりしているベンダーから購入すべきだという良い理由になります。

重量が重要な理由は、IntelとAMDが、各プロセッサの固定用ブラケットが耐えられるヒートシンクの最大重量を指定しているためです。多くの特殊なCPUクーラーは最大許容重量を超えており、時には大幅に超えていることもあります。これにより、クーラーがマウントから外れてケース内で暴れ回るという恐ろしい可能性が生じます。これは、タワー型システムやマザーボードを垂直に取り付けるその他のPCで問題となり、LANパーティー用PCのような携帯型システムでは特に危険です。AMDのSocket Aシステムは、クーラーがマザーボードに固定されたブラケットではなく、CPUソケットに直接固定されるため、特にこの問題が発生しやすくなっています。

どうしてもそのような重量のあるクーラーを使用しなければならない場合、標準のマザーボード用ブラケットに頼るのではなく、カスタム固定ブラケットが付属しているものを選ぶのが最善の解決策です。また、輸送中の破損リスクを減らすために、このようなシステムはマザーボードを水平にした状態で輸送することをお勧めします。

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