Hexのご紹介: 必要な時はアクティブ、そうでない時はパッシブなCPUクーラー

新興企業 Phononic 社は、ペルチェ冷却器に似た新しい技術を開発し、電気エネルギーを使って PC やデータセンターのプロセッサを冷却していると発表した。

PhononicはHot Chipsカンファレンスで、データセンターをターゲットとしたCPUクーラー「Hex 2.0」を発表しました。同社はAMD Ryzen 9950Xを使用したストレステストの様子を披露しました。同社幹部によると、92mmフォームファクターと呼ばれるこのクーラーは、120mmファン2個（合計240mm）を搭載したオールインワン水冷クーラーに匹敵する性能を備えているとのことです。

Hex 2.0クーラーは、パッシブ冷却とアクティブ冷却の両方を同じデバイスに統合しようと試みています。片側は基本的にパッシブヒートシンクで、冷却用の多数の「フィン」を備えています。しかし、必要に応じて反対側が作動し、半導体ベースの冷却ソリューションが機能します。ヒートポンプを使用して熱を別のフィンに送り込み、ファンでフィンとチップを冷却します。

Phononicは、以前は熱電素子に頼っていましたが、チップの冷却にソリッドステートソリューションを採用している企業の一つです。Frore Systemsは2022年にFrore Airjetを発表し、ノートパソコン用チップとSSDをターゲットにしました。競合他社のxMEMSは、類似製品でありながら小型のソリッドステート冷却チップであるXMC-2400でスマートフォンとSSD市場に参入しました。Phononicは実際の冷却チップとは程遠いものですが、同社幹部は熱移動を助けるために半導体ベースのソリューションを使用していると述べています。

フォノニック

聞き覚えがあるなら、それも当然です。Phononic社はペルチェ効果を利用して熱を移動させています。ペルチェ効果とは、熱電対を通して熱電対的に電気を流すことで熱を移動させることです。ペルチェ冷却器が流行ったり廃れたりしたのは、熱を移動させるのに電力が必要で、しかもその電力はチップの消費電力に加えて必要になるという問題があったからです。しかし、Phononic社は非効率性を排除するために努力してきたと述べています。興味深いことに、同社はHVAC技術に加え、温度に敏感な食料品や食品の輸送に必要な「コールドチェーン」を維持する「スマートトート」も提供しています。

Phononics社の場合、Hex 2.0チップクーラーはチップ（この場合は170W TDPのCPU、Ryzen 9 9950X）をアクティブに制御するために35Wの追加電力を必要とします。（ただし、このチップはターボモードで動作させると最大230Wまで電力を増加できます。）「必要がないときは、追加の電力は発生しません」と、Phononics社の著名なエンジニアであるジェシー・エドワーズ氏はHot Chipsセミナーで述べました。

Phononicが解決しようとしている問題は、Frore氏とxMEMSが取り組んでいる問題と基本的に同じです。チップ、PC、またはサーバーは、熱限界に達するまで可能な限り高速で動作しますが、その後はチップまたはシステム内の安全装置がチップの過熱を防ぐために速度を低下、つまり「スロットリング」します。この余分な熱を除去できれば、チップまたはシステムは可能な限り高速で動作できます。

Phononic Hex 2 0 拡大表示 — Phononic Hex 2.0 クーラーの拡大図。

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ヒートシンクなどのパッシブクーラーは静音性に優れていますが、放熱量には限りがあり、周囲温度によって制御されます。アクティブクーラーはより多くの熱を放熱できますが、騒音も大きくなります。また、追加の冷却は必ずしも必要ではありません。

Phononicは両方の長所を両立させようとしています。Hex 2.0クーラーの寸法は125 x 112 x 95mm、重量は810グラムです。ファンの直径は92mmです。毎分2650回転（アイドル時1000回転）で、44立方フィートの風量を生み出します。最大出力は33dBAです。

同社はRyzen 9950Xのストレステストにおいて、液冷と空冷の両方を上回る性能を確認しましたが、エドワーズ氏によると、このアクティブ冷却は従来の水冷システムにも接続できるとのことです。ジョンソン氏によると、このヒートポンプは「容量、性能、コストの点で従来の蒸気圧縮システムと競争力があり、非常にコンパクトです」と述べ、これらのデバイスを組み合わせることでさらなる効果が得られると付け加えました。