様々なサーマルペーストの性能に関するレビューはインターネット上に数多く存在します。しかしその多くはメーカーが発表し、製品パッケージに記載された数値に焦点を当てたものです。これらの数値は特定の条件下で測定されているため、実使用環境における性能を正確に反映していない場合があります。
本記事では、製品スペックだけでなく実使用環境での性能にも注目します。複数ブランドのサーマルペーストを実際のPCビルドに組み込み、ストレステストを実施することで、それぞれが本来の環境でどれほどの実力を発揮するのかを検証していきます。
ケーススタディ概要:ベストなサーマルペースト
どんな分野でも「ベスト」の定義は複数の基準によって決まりますが(後ほど詳しく説明します)、サーマルペーストに関して言えば「CPUの温度を可能な限り低く保てること」が最重要であるという点に異論は少ないでしょう。
今回の実験では、12種類の有名ブランドのサーマルペーストに自社製の Kooling Monster KOLD-01 を加え、それぞれを専用ソフトウェアで15分間のストレステストにかけました。その後、別のソフトウェアで30秒間のCPU温度の平均値を計測し、数値を比較しました。上位3製品は Kooling Monster KOLD-01、Thermalright TF7、Thermal Grizzly Kryonaut で、それぞれ 77.5°C、77.8°C、78.2°C という結果になりました。
データからわかる通り、Kooling Monster KOLD-01 は2位のサーマルペーストをほぼ1度差で上回り、最下位の製品とは4度以上の差をつけています。
まさに「クール」な勝利です。
なお今回の実験では、液体金属系のサーマルペーストは対象外としました。液体金属は熱伝導性に優れる一方で電気伝導性があり、塗布と除去に特殊な手順を要するためです。
ベストなサーマルペーストを選ぶ際に確認すべき指標
前述の通り、ベストなサーマルペーストを選ぶ基準は複数あります。最初に取り上げたのは「負荷がかかった状態でCPUの温度を許容範囲内に保てるか」という点で、これは従来「熱伝達性」と呼ばれるものです。熱伝達性のほかにも、塗布のしやすさ、薄く平らで均一な層を形成できるか、電気伝導性の有無といった点も重要です。
これらの基準が重要な理由は、たとえ熱伝達性が高いサーマルペーストでも、薄く平らで均一に塗布できなければその特性が打ち消されてしまうからです。また電気伝導性の有無は、塗布作業全体の慎重さがどれほど求められるかの目安にもなります。
そのため、優れた熱伝達性、塗布のしやすさ、平らで均一な層、電気的絶縁性 の4つが重要な特性となります。これらは製品スペックや技術データだけでは判断しづらいため、実使用環境でのテストが欠かせません。
サーマルペーストが上記の特性を満たせるかどうかを見極める際には、いくつかの技術的指標が参考になります。具体的には、圧力下での 熱抵抗、熱伝導率、達成可能な厚み(ボンドラインの厚さ)、粘度 などです。ただし実使用環境では、さまざまな要因がこれらの数値に影響を及ぼし、全体としての熱伝達性が左右されます。
わかりやすい例として、熱伝導率の高いサーマルペーストが必ずしも優れた熱伝達効率を発揮するとは限らないという点が挙げられます。論理的に考えれば、熱伝達効率を高めるには熱伝導率も高い方が良さそうに思えます。しかし薄く平らで均一な層の形成や粘度といった他の要因を加味すると、薄く広げられない場合、熱伝導率が高いサーマルペーストはむしろ熱伝導率の低いものより 劣る 結果になることがあります。これが実使用環境で語るべきサーマルペーストの姿です。
テストの詳細
本実験では、13種類のサーマルペーストについてアイドル時および負荷時の熱伝達性を測定しました。実験の信頼性を高め、第三者による追試を可能にするため、詳細を完全に公開することが重要だと考えています。そのため、再現に必要な手順を以下にすべて記載します。
プロセス(測定内容)
本実験では9種類のサーマルペーストについて熱伝達性をテストしました。各サーマルペーストに対し、以下を実施しています。
1. サーマルペースト適用後、アイドル状態で最初の3分間のCPU温度を測定し、アイドル時の平均値を算出
2. ソフトウェアでCPUに負荷をかける
3. CPUが負荷状態に馴染むまで10分間待機
4. 計測終了前30秒間のCPU温度から負荷時の平均値を算出
セットアップ(測定方法)
今回は冷却を最小限に抑えたPCビルドで計測を行いました。冷却システムがCPU温度に与える影響を最小化することで、変数をサーマルペーストのみに絞り込んでいます。
サーマルペーストの塗布には5点塗布法(5-point method)を採用し、ヒートシンクの自重のみで広がるようにしました。実験全体は室温27°Cの固定環境で実施しています。
PCスペック
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CPU: Intel Core i3-10105F
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マザーボード: ASUS H510M-E
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クーラー: 空冷 - Golden Field
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メモリ: ADATA 8G
ソフトウェア
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AIDA 64(ストレステスト用)
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HWinfo(温度測定用)
通常、サーマルペーストのパッケージを見れば熱伝導率や組成を確認できます。しかしサーマルペーストの性能には、熱伝導率以外にも多くの要素が関わっています。例えば 今回の結果 で見たように、負荷時の13種類のテストで Kooling Monster KOLD-01 が最高の成績を収めました。ではなぜか?他のサーマルペーストと比べて KOLD-01 の熱伝導率は優れているものの、突出しているわけではありません。理由は熱伝導率以外の要素にあります。Kooling Monster KOLD-01 は標準的なヒートシンクの自重だけで平らに、容易に、均一に広がります。さらにシリコン組成に無機化合物を用いているため、多くの熱サイクルを経ても優れた充填性を維持できるのです。
Kooling Monster KOLD-01 は熱伝達性に優れ、塗布が容易で、薄く平らな層を形成でき、電気伝導性もありません。そのため他のサーマルペーストよりも高性能で扱いやすい製品となっています。次に購入するサーマルペーストを検討する際には、これらすべての要素を考慮に入れてください。
FAQ
サーマルペーストを選ぶ際に考慮すべき主な要素は何ですか?
サーマルペーストを選ぶ際には、熱伝達性、塗布のしやすさ、薄く平らで均一な層を形成できるか、電気伝導性の有無 といった要素を考慮すべきです。
熱伝導率の高いサーマルペーストが必ずしも優れた熱伝達効率を示さないのはなぜですか?
熱伝導率が高くても 薄く均一に広がらなければ、優れた熱伝達効率は得られません。粘度や達成可能な厚みといった他の要素も熱伝達効率に影響します。
Kooling Monster KOLD-01 が他のサーマルペーストより優れているのはなぜですか?
Kooling Monster KOLD-01 は塗布のしやすさ、標準的なヒートシンクの自重だけで平らかつ均一に広がる性質、そしてシリコン組成に無機化合物を用いていることにより、複数の熱サイクルに耐えられる点で他のサーマルペーストよりも優れています。
