Водоблок выбросили: воду пустили прямо по голому кристаллу GPU
Поток жидкости по поверхности открытого кристалла RTX 2060 Super дал 28 °C против 36 °C у AIO в тесте Unigine Heaven; температура hotspot снизилась с 46 до 41 °C. Та же конструкция на Intel Core i5-7600K проиграла AIO: 52 °C против 39 °C. Контраст показывает, что из тепловой цепи нельзя исключать геометрию течения и плотность теплового потока.
Эксперимент TrashBench заменил медную подошву водоблока напечатанной пластиковой камерой, приклеенной эпоксидной смолой по периметру открытого кристалла. Охлаждающая жидкость входила в эту камеру и омывала кремний напрямую. Испытание оказалось одновременно эффектным и показательным: на RTX 2060 Super схема Direct Water обошла установленную AIO, однако на Intel Core i5-7600K результат стал заметно хуже.
На опубликованной диаграмме для RTX 2060 Super в Unigine Heaven указаны 70 °C по кристаллу и 84 °C по hotspot со штатным охлаждением. AIO снизила эти значения до 36 и 46 °C, прямое омывание кристалла — до 28 и 41 °C соответственно. Для i5-7600K в Cinebench R23 приведены 39 °C с AIO и 52 °C с Direct Water. Во время опытов контур также дал течь, что хорошо иллюстрирует механические и электрические риски такой компоновки.
Медная пластина в водоблоке переносит тепло от крышки процессора или кристалла к жидкости, но её роль этим не ограничивается. Внутри современных блоков расположены ребра, каналы, сопла или зоны импинджмента. Они увеличивают смоченную площадь, поднимают локальную скорость жидкости и направляют поток в область максимального тепловыделения. Режим течения в таких структурах определяется расходом и геометрией: он может оставаться ламинарным, переходить в смешанный режим либо формировать локальные струи. Для теплообмена критичны толщина приграничного слоя и распределение скорости у нагретой поверхности.
Прямая камера над GPU убирает из цепи часть теплового сопротивления между кремнием и жидкостью. Крупный кристалл графического процессора распределяет мощность по сравнительно большой площади, поэтому даже простая полость с протоком способна отвести значительную тепловую нагрузку. У CPU тепловыделение обычно сильнее сосредоточено в небольших участках. Гладкий проток над всей поверхностью камеры может обходить эти зоны, сохраняя слабую конвекцию там, где она требуется больше всего.
Суммарное сопротивление определяется вкладом самого кристалла, внутренних интерфейсов корпуса, растекания тепла, стенок камеры и конвекции в жидкости. Удаление медной детали уменьшает один вклад, однако упрощение гидродинамики способно увеличить другой. Именно этим механизмом можно объяснить разный знак результата для GPU и CPU, хотя сам опыт такую гипотезу отдельно не измерял.
Показанные температуры остаются данными одного стенда. Для сравнения конструкций требуются мощность нагрузки, температура жидкости на входе, расход, конфигурация радиатора, температура воздуха, число прогонов и оценка разброса. Эти параметры не опубликованы полной таблицей, поэтому результат следует трактовать как демонстрацию чувствительности охлаждения к площади кристалла и устройству потока, а не как универсальное преимущество прямого омывания кремния.