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Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

1 : Intro, et sélection des 3 meilleures pâtes thermiques 3 : Les détails à ne pas négliger 4 : Choisir la pâte thermique adaptée 5 : Bien appliquer la pâte thermique 6 : Protocole : quatre tests différents 7 : Résultats de test sur CPU watercooling 8 : Résultats de test sur CPU aircooling 9 : Résultats de test sur GPU aircooling 10 : Viscosité et facilité d'application

Pourquoi la pâte thermique ?

La capsule du processeur

Lorsqu’on retire la capsule (heat spreader, IHS) d’un CPU, on remarque que la puce (le die) est nettement plus petite qu’il n’y parait : elle n’est en contact qu’avec une partie de la capsule. Cette dernière sert donc à distribuer la chaleur émise par la puce sur une surface plus grande, permettant ainsi son transfert vers le dissipateur. En réalité, elle sert surtout à protéger le cœur du processeur !

Image 1 : Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

Cette représentation illustre deux faits. Premièrement, les fabricants de processeurs comblent l’espace entre le die et la capsule avec un matériau conducteur de chaleur. Deuxièmement, l’évolution de ce matériau : si AMD fait encore appel à une soudure pour faire le lien, Intel se contente maintenant de pâte thermique, laquelle induit une résistance thermique supplémentaire tout en permettant d’économiser quelques centimes au passage. Ceci explique pourquoi les processeurs d’Intel sont de plus en plus difficiles à refroidir avec overclocking depuis l’architecture Ivy Bridge.

Surface imparfaite

Image 2 : Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

Un microscope permet de voir que la surface d’une capsule, comme celle d’un dissipateur ne sont pas parfaitement régulières : bien que l’on puisse avoir cette impression à l’œil nu, leurs surfaces respectives sont irrégulières : capsule et dissipateur ne sont que partiellement en contact. Sans pâte thermique, c’est l’air qui vient combler les espaces, sachant que l’air est un très mauvais conducteur de chaleur : on pourrait même le qualifier d’isolant. Du coup, même le meilleur dissipateur, sans pâte thermique, ne pourra pas grand chose, à moins que les deux surfaces en contact ne soient parfaitement polies, et encore !

Image 3 : Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

De l’utilité des pâtes et patchs thermiques

Il ne fait donc aucun doute que l’air doit être remplacé par un meilleur conducteur thermique. Cependant, aucune pâte thermique, patch ni métal liquide ne se montrera aussi efficace que les surfaces métalliques en termes de conductivité. L’enjeu est donc de parvenir à appliquer une couche de conducteur thermique suffisamment fine pour ne pas induire de résistance, mais aussi suffisamment épaisse pour compenser les imperfections de la capsule et du dissipateur.

Image 4 : Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

Répartition de la pâte sous l’effet de la pression

L’animation qui suit illustre l’étalement de la pâte thermique sous l’effet de la pression exercée par le dissipateur. Nous reviendrons plus loin sur la relation entre la propriété physique d’une pâte thermique (certaines sont plutôt liquides, d’autres plutôt visqueuses) et la pression maximale due au montage du dissipateur. Dans l’immédiat, on peut considérer que les pâtes thermiques à faible viscosité sont mieux adaptées pour des installations à faible pression, comme c’est par exemple le cas des dissipateurs d’origine chez Intel.

Image 5 : Le comparatif ultime de 87 pâtes thermiques sur CPU et GPU

Les caractéristiques techniques d’une pâte thermique quant à sa résistance ne permettent pas de prédire ses performances réelles, parce qu’il faut également prendre en compte le processeur et le dissipateur. En effet, un bon dissipateur peut souffrir d’une mauvaise association avec une pâte thermique inadaptée. On arrive à de bien meilleurs résultats en réfléchissant à cette association plutôt qu’en estimant qu’une pâte thermique onéreuse est nécessairement performante.

Sommaire :

  1. Intro, et sélection des 3 meilleures pâtes thermiques
  2. Pourquoi la pâte thermique ?
  3. Les détails à ne pas négliger
  4. Choisir la pâte thermique adaptée
  5. Bien appliquer la pâte thermique
  6. Protocole : quatre tests différents
  7. Résultats de test sur CPU watercooling
  8. Résultats de test sur CPU aircooling
  9. Résultats de test sur GPU aircooling
  10. Viscosité et facilité d'application