会津ラボの阿部です。普段はバックエンドエンジニアをしています。今回は手持ちのグラフィックボード用のファンマウントを自作し、冷却性能を検証したお話です。
はじめに
前回に引き続き、手持ちのグラフィックボード GeForce RTX 3060 12GB を改造します。3DプリンターでPC用ファンを取り付けるためのマウントを作成します。
NVIDIA GeForce RTX 3060 12GB
発売：2021年
メモリ（VRAM）：12GB
TDP（消費電力）：170W
マウント形状の違いで冷却性能が変わるのか
今回は、ファンとヒートシンクの隙間が冷却性能に与える影響を、次の2種類のマウントで比較します。
- ファンとヒートシンクの隙間が大きいマウント
- 隙間が小さいマウント
要は適当に作ったマウントと、寸法をきっちり合わせたマウントで違いがあるかというものです。
理論上は隙間が大きいと冷えにくいはずです（隙間の方に空気が抜けてしまいヒートシンクを通る空気の量が減る）。
←隙間が小さいマウント
ファンとヒートシンクの隙間が大きいマウント→
モデリングして3Dプリンターで印刷
⚠️免責事項⚠️
グラフィックボードの分解は保証や修理が受けられなくなります。行う場合は自己責任で
- メーカーの保証期間が過ぎている（大抵は1~3年が保証期間）
- ある程度自分でできる（CPUグリスアップ、ファンの配線やはんだ付け、分解したあと復元できる技量）
- 壊れても構わない、という心構えと予備のグラフィックボード（メインで使用しているグラフィックボードではやらないのが無難）
結論：どちらもあまり変わらない
ファンとヒートシンクの隙間が大きいマウント
隙間が小さいマウント
- 十分に温まったときのグラフのスナップショットです
- 温度差は1度です。計測誤差があるためだいたいこの程度という参考値です
考察：なぜあまり違いがなかったのか
グラフィックボードの冷却性能はヒートシンクが支配的
ファンがどれだけ効率的に風を送っても、熱を蓄えて放出する土台（ヒートシンク）の放熱能力が不足すれば、熱を効率よく逃がすことができません。今回ヒートシンクは同じであるため、効果はかなり限定的だったと思われます。
ヒートシンクが小さく空気抵抗が問題になりにくい
このグラフィックボードはTDP（消費電力）170W級で、発熱が比較的小さいです。比例してヒートシンクも比較的小型で、溝もあまり深くありません。空気抵抗が問題になりにくく、隙間に風が逃げにくい可能性があります。
おわりに
今回は「推測するな、計測せよ」を地で行く結果になりました。この手の最適化問題は計測してみないとわからないことが多いです。
期待する結果は得られませんでしたが、3Dプリンターの知見が深まったためよしとします。