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省電力化著しいマザーボードの要点を理解する

TEXT：宮崎真一

ヒートパイプ式クーラーの冷却効果を問う

■	総合的な冷却を実現するヒートパイプ式クーラー

　最近はヒートパイプを用いたマザーボードが非常に多いが、風を体感できるファンとは異なり、実際に冷えているかどうかを実感しにくいため、その冷却性能に懐疑的な人もいるのではないだろうか。そこで、右の写真のASUSTeKのP5E3 Deluxe/WiFi-AP@nを用いて、標準のヒートパイプ式クーラーを装着した場合と、サードパーティ製のチップセット用ヒートシンク「Thermalright HR-05/IFX」に換装（North Bridgeに設置）した場合の温度を測定し、比較してみた。

　その結果は下のグラフのとおりだ。この結果で興味深いのはVRMの温度である。高負荷時とアイドル時の両方で、HR-05/IFXのほうがVRMの温度が低いのである。これは、ヒートパイプを利用した場合では、MCHとICHからの熱がVRMのヒートシンクに伝わり、温度が上昇してしまっていると考えるのが妥当だろう。しかし、その一方でICHの温度はヒートパイプを利用したほうが大きく下がっているのはおもしろい。ICHで温度が下がった分、VRMの温度が上昇したと考えることもできるだろう。

　このことから、VRMやNorth Bridgeを強力に冷却したいのであれば、HR-05/IFXのようなクーラーに換装したほうが、ヒートパイプ式クーラーよりも高い冷却性能を得られると言えそうだ。逆に、ヒートパイプを利用するメリットは、VRMとNorth Bridge、それにSouth Bridgeをバランスよく冷却できる点にある。たとえ、そのうちの一つの発熱が増えたとしても、ほかに熱が伝わっていくため、全体的にあまり温度が上昇しにくく、総合的に見ればヒートパイプのほうが冷却面での安定性は高くなる。

温度の低いところから高いところへ作動液が移動する

ヒートパイプ式クーラーの仕組

ヒートパイプとはそもそも冷却デバイスではなく、人工衛星などにも利用されている電熱素子で、非常に熱伝導に優れたデバイスである。ヒートパイプは1本1本が密閉空間になっており、中は減圧処理が施された真空に近い状態となっているほか、純水や代替フロンなどの作動液が入っている。ヒートパイプの一端が暖められると中の作動液は蒸発し、その蒸気が熱を保持する。そして、その蒸気はヒートパイプのもう一端側へと流れ、そこで凝縮することで熱が放出される。さらに作動液とその蒸気は毛細管現象や重力によりヒートパイプ内を還流することで熱伝導が行なわれることになる。

P5E3 Deluxe/WiFi-AP@nでは弧を描くようにヒートパイプがCPUソケットを囲んでいる。ICH→MCH→VRMへと作動液が循環し、放熱が行なわれることになる

Thermalright

HR-05/IFX

実売価格：3,000円前後

問い合わせ先：support@scythe.co.jp（サイズ）
URL：http://www.thermalright.com/

North BridgeおよびSouth Bridge冷却用のタワー型チップセットクーラー。105mmという背の高さが特徴で、80mm角ファンを別途装着することで冷却性能の向上を図ることも可能。U字形のヒートパイプが銅ベースと放熱フィンを結ぶ構造を採っている。

【検証環境】
CPU：Intel Core 2 Duo E6600（2.4GHz）
マザーボード：ASUSTeK P5E3 Deluxe/WiFi-AP@n（Intel X38＋ICH9R）
メモリ：Corsair Memory DOMINATOR TWIN3X2048-1600C7DHXIN G（PC3-12800 DDR3 SDRAM、CL＝7、1GB×2）
ビデオカード：NVIDIA GeForce 8800 GTXリファレンスカード
HDD：Western Digital WD Caviar Green WD10EACS（Serial ATA 2.5、5,400rpm、1TB）
OS：Windows Vista Ultimate SP1
室温25℃、Windows起動から15分後をアイドル時とし、3DMark06によるベンチマーク（約15分）直後を高負荷時とした

基板裏に温度センサーをセット
VRMとMCH、それにICHが配置されている基板の裏側に接触型温度計を貼り付けて温度を測定。厳密なチップの温度は取得できないが、各部の発熱の傾向は把握できる

チップセット別の消費電力＆性能をチェック

■	統合チップセットも一つの選択肢消費電力はVRMに注目

　マザーボードの冷却のしやすさを考慮するならば、必然的に消費電力が低いもののほうが発熱量も少ないため有利になる。では、どういったマザーボードが、消費電力が低いのであろうか。

　そこで、システム全体の消費電力をチップセットごとにまとめたものが下のグラフだ。ここで大きな差を付けているのがG35である。G35はGMCHにグラフィックスコアを内蔵するため、ビデオカードを利用する必要がない。そのため、ビデオカード分の消費電力が浮く計算になる。もちろん、これはマザーボード自体の消費電力が減っているわけではない。しかし、システムの消費電力のかなりの部分をビデオカードが占めることが分かり、統合型チップセットの消費電力面でのメリットはかなり大きいと言える。

　だが問題点もある。その下のPCMark05 Build 120の結果を見ると、描画性能面でビデオカードを利用するほかのチップセットに対して大きく水をあけられてしまっている。オフィス用途などではG35でも申し分ないが、3Dゲームなどをプレイするのであればかなり厳しいだろう。

　次に、GPU非内蔵タイプのチップセットでは、X48がほかを上回る消費電力となっている。これは、マザーボードのVRMのフェーズ数が大きく関係しており、X48マザーとして使ったGIGABYTE GA-X48-DS5のフェーズ数は12。一方、P35のGA-EP35-DS3とP45のGA-EP45-DS3Rは6。この6フェーズの差が消費電力において、10Wほどの開きとなって表われているのだ。このことからマザーボードの消費電力の一つの目安として、VRMのフェーズ数がとくに重要になってくるということが分かる。

省電力化を狙うならVRMのフェーズ数に注目すべし！

　フェーズ数が増えると部品点数が増え、消費電力が増大するのは当然である。また、レギュレータもその分増えるため、発熱量も大きくなってしまう。しかし、VRMのフェーズ数が多いと、CPUへの供給電圧におけるリプルと呼ばれるノイズ成分の変動幅が非常に小さくなり、安定動作が期待できる。最近はフェーズ数の多さをウリにしている製品も多く見られるが、安定性が増す一方で、マザーボード自体の消費電力も増えてしまうことを覚えておいたほうがよい。そのため、消費電力を重視するのであれば、VRMのフェーズ数が少ない製品を選びたい。だが、その場合、安定性も犠牲になるのでフェーズが少な過ぎないほどほどの製品がベストだ。最近のIntelプラットフォームでは6フェーズ前後の製品が無難なところだろうか。

12フェーズVRM		6フェーズVRM



GA-X48-DS5ではクアッドトリプルフェーズと呼ぶ12フェーズものVRMを搭載。電圧供給における安定性は高いが、その分消費電力も増えてしまう		GA-EP35-DS3をはじめとしたミドルレンジ向けのマザーボードでは、VRMに6フェーズ前後のものを採用する製品が多い。バランス的には良好だろう

【検証環境】
CPU：Intel Core 2 Duo E6850（3GHz）
マザーボード：GIGABYTE GA-EP35-DS3（Intel P35＋ICH9R）、GIGABYTE GA-EP45-DS3R（Intel P45＋ICH10R）、GIGABYTE GA-X48-DS5（Intel X48＋ICH9R）、ASUSTeK P5E-V HDMI（Intel G35＋ICH9R）
メモリ：Kingston Technology KVR1066D2N7K2/2G（PC2-8500 DDR2 SDRAM、CL＝7、1GB×2）
ビデオカード：NVIDIA GeForce 8800 GTリファレンスカード
HDD：Western Digital WD Caviar Blue WD5000AAKS（Serial ATA 2.5、7,200rpm、500GB）
OS：Windows Vista Ultimate SP1