Comment mieux refroidir sa carte graphique en été ?

Chaud devant

Attention ca va chauffer. A l’approche des canicules d’été, nous consacrons un article aux défis du refroidissement des composants dans les pires conditions. Ayant eu dernièrement l’occasion d’assister à l’autopsie d’une GeForce GTX 980 morte d’apoplexie à force d’avoir brassé trop d’air chaud, le choix du refroidissement de la carte graphique était tout trouvé.

Pour ce faire, nous allons comparer différentes méthodes de refroidissement et leur répercussion au niveau des températures. On a retenu le classique parmi les classiques du boîtier ouvert, ainsi que d’autres méthodes plus ou moins perfectionnées en boîtier fermé : un mode silencieux avec légère surpression, un mode normal avec une pression en équilibre, les ventilateurs d’extraction exerçant la même force que ceux d’aspiration, et enfin un mode performance avec une sous-pression prononcée au sein du boîtier.

Boîtier classique

En guise de four à carte graphique, nous avons choisi un boîtier au format ATX archiclassique : le Lian Li PC-B25FWB. Ni trop gros ni trop petit, on le retrouve sur ou sous la plupart des bureaux des Monsieur-Madame-Tout-Le-Monde-Un-Peu-Gamer, à côté bien sûr de l’indispensable souris rétroéclairée et du fauteuil sportif. Le lecteur le plus maniaque voudra bien excuser les traces de poussières sur les photos, qui sont le résultat de huit mois d’utilisation dans notre laboratoire. Il faudra attendre jusqu’au prochain printemps pour le grand nettoyage.

Deux puissants ventilateurs de 120 mm aspirant l’air à l’avant, deux de 140 mm sur le dessus pour extraire l’air chaud ainsi qu’un aspirateur de 120 mm à l’arrière ont la lourde charge de refroidir le boîtier. Ces ventilateurs dont la forme des pales optimise le débit d’air (et pas la pression statique) sont gérés individuellement par un contrôleur Scythe à six canaux ayant fait ses preuves. On peut donc ainsi générer n’importe quel type de ventilation, du plus discret au plus bruyant.

Recyclage d’air chaud

Un autre aspect à ne pas négliger est l’effet parfois contre-productif de l’orientation verticale des lamelles du refroidisseur de certaines cartes graphiques, particulièrement sur les modèles les plus puissants. En effet, la moitié de l’air chaud est poussée vers la carte mère puis vers le bas avant d’être aspirée de nouveau par les ventilateurs. Si le même effet a lieu sur la paroi du boîtier trop rapprochée, alors les températures peuvent monter sensiblement, et les nuisances sonores qui vont avec.

L’astuce Tom’s Hardware

Fruit de plusieurs années de recherche et d’ingénierie minutieuse, nous sommes fiers de vous présenter le Air Guide. Il s’agit d’un bout de carton de haute technologie révolutionnaire, de la longueur de la carte et d’une largeur égale à l’écart entre la coque de la carte graphique et la paroi du boîtier, soigneusement collé sur la coque de la carte. On évite ainsi que l’air chaud soufflé de ce côté ne soit à nouveau aspiré. Comme on le verra, ça profite clairement aux températures.

Une histoire de lamelle

Les premiers prototypes ont bien sûr été consciencieusement testés en amont de ce test, et certains fabricants de cartes se sont déjà inspirés de ces recherches pour adapter la forme de la coque du système de refroidissement de leur futures cartes graphiques afin de prévenir ce phénomène de circuit fermé.

En comparant les deux cartes, on voit que quand Asus n’a toujours pas ajouté de guide à ses modèles haut de gamme, Gigabyte, sur les nouvelles cartes Aorus, dirige le flux d’air chaud vers le haut afin d’éviter une nouvelle aspiration.

Système de test

Pour faciliter les mesures, on a remplacé la paroi extérieure du boîtier par un film plastique transparent, lequel permet de simuler une paroi close tout en permettant de mesurer les températures. Pour les mesures, le degré de transmission de la chaleur du film a été évalué au préalable pour mieux calibrer nos mesures. On a ainsi devant les yeux un système qui sue à grosses gouttes pendant qu’on se la coule douce, en observant comment les composants exécutent leur besogne. Une division du travail idéale, en somme !

Boitier ouvert et réglage des ventilateurs

Commençons avec la situation de départ et qui servira de référence pour la suite. Pour le test, nous faisons tourner the Witcher 3 en 4K, un titre qui, malgré son âge, pousse la carte dans ses derniers retranchements en gardant des températures réalistes, contrairement aux tests de torture (voir notre comparatif complet). Le boîtier ouvert, la chaleur se dissipe évidemment mieux que dans un boîtier mal ventilé et c’est la solution privilégiée par de nombreux joueurs pour les jours de canicule.

Profils de ventilation

La vitesse des ventilateurs a pu être contrôlée de manière très précise à travers le film plastique dans les différents scénarios testés. Un autre avantage de cette configuration, c’est qu’il est très facile de constater si le boîtier est en surpression ou en dépression : il suffit de regarder la courbure du film. Bombée, on est en surpression, creusée, en dépression. Ci-contre, les valeurs relevées dans les différents modes.

Mode silence, sans Air Guide

Le premier test boîtier fermé est particulièrement silencieux… aux dépends des températures. Le PCB de la carte graphique s’échauffe particulièrement au niveau des convertisseurs de tension. On dépasse allègrement les 100°C, de quoi se faire cuire un œuf. Ce sont des températures franchement néfastes pour le PCB à long terme.

Mode silence, avec Air Guide

Notre Air Guide semble porter ses fruits comme on le voit sur l’image de droite. Seule la température de la coque n’est pas comparable entre les deux images car la matière n’est pas la même. Notre Air Guide permet de bien diminuer les température, notamment 2 °C sur le point le plus chaud.

Mode normal, sans Air Guide

Quand les ventilateurs avant absorbent autant d’air qu’en extraient ceux à l’arrière et sur le dessus, le flux d’air est dit en équilibre. Ce cas de figure est un bon compromis entre nuisances sonores, performances de refroidissement, et empoussièrement du système, qu’il soit équipé ou non d’un filtre à air.

Mode normal, avec Air Guide

Avec notre invention hautement technologique en carton, toutes les températures sont en baisse, toujours avec le même type d’écart typique d’environ 2 °C, qui peut paraître mineur, mais important sur une utilisation à long terme.

Mode performance, sans Air Guide

Poussons un peu les ventilateurs à l’avant pour créer une surpression au sein du boîtier. Nous craignions que le film transparent ne se bombe trop sous la pression, mais en réalité, il a tenu le choc. De plus, il ne s’est que très peu déformé, de sorte que le degré de transmission de la chaleur ne s’en est vu que marginalement modifié, permettant ainsi de mesurer précisément les températures.

Mode performance, avec Air Guide

Avec notre Air Guide, le point le plus chaud atteint le même niveau que boîtier ouvert, une performance à saluer. Il n’y a rien de tel qu’un flux d’air conséquent pour obtenir des températures comparables à un boîtier ouvert ! Mais un flux d’air bien guidé !

En résumé

On peut tourner le problème dans tous les sens, il n’y a qu’une seule solution pour un système bien refroidi par air : un flux d’air conséquent avec les nuisances sonores qui vont avec. Mais avec de l’expérience, de bons ventilateurs et un fin réglage de ces derniers, on peut limiter les dégâts. Quand on a dans son boîtier une carte qui consomme à elle seule jusqu’à 250 W, nous ne saurions trop que vous conseiller d’opter au moins pour le mode équilibré, sinon ça finira par sentir le roussi.

Les températures à la surface et dans le boîtier ne disent pourtant qu’une partie de la vérité et pour avoir une vue d’ensemble de ce qui se passe, il faut comparer ces résultats aux températures GPU et à la vitesse de fonctionnement des ventilateurs de la carte graphique. Les graphiques de la page suivante ne sont donc qu’à interpréter en complément des mesures précédentes.

Températures GPU, HBM et VRM

Voici le graphique récapitulatif des mesures que nous n’avons pas pu effectuer directement avec nos appareils de mesure. Il s’agit de la température GPU, celle de la mémoire HBM2 et celle des VRM. Les températures GPU sont très semblables dans tous les cas, car celle-ci est régie par le système de refroidissement de la carte. La température des VRM, qui n’influence pas la vitesse des ventilateurs, varie elle de quatre degrés entre les différents cas de figure. Dans l’ensemble, on peut dire que l’effet de nos différents essais n’influe que marginalement sur les température, mais il faut donc surtout voir la vitesse de ventilateur de la carte graphique, en page suivante !

Vitesse des ventilateurs de la carte

Mais alors à quoi bon un refroidissement de qualité nous direz vous ? La réponse se trouve dans le graphique suivant qui montre la vitesse des ventilateurs de la carte graphique dans les différents scénarios. On observe en effet une différence de plus de 300 tpm entre le mode performance avec Air Guide et le mode silencieux. Et on peut vous garantir que ces 300 tpm de plus s’entendent ! Le meilleur compromis nous semble bien être le mode normal avec notre invention techno-révolutionnaire, le Air Guide (dit AG).

Conclusion

Qu’apprenons-nous de tout cela ? Qu’il faut dans tous les cas brasser de l’air pour obtenir des températures correctes. Que ce soit avec une ventilation honnête du boîtier ou au niveau des ventilateurs de la carte graphique, chacun est libre de décider ce qui lui convient le mieux, et s’il est prêt à investir dans des ventilateurs boîtier de qualité. Car de bons ventilateurs ont aussi un coût à ne pas négliger.

On voit cependant qu’il est possible à moindre frais d’améliorer les températures avec un Air Guide. Espérons que les constructeurs de carte graphiques entendent le message au lieu de multiplier les gimmicks méga super cool d’éclairage RVG au final inutiles, en oubliant parfois les lois de la physiques et les principes élémentaires du refroidissement.

Une chose est sûre, il est plus facile de garder sa carte graphique silencieuse quand le boîtier est correctement ventilé. Cela fonctionne mieux, mais c’est un investissement à faire pour la tranquillité et la pérennité des composants. La solution du boîtier ouvert reste envisageable en été pour ceux qui n’ont pas l’intention d’investir dans des ventilateurs supplémentaires.