چرا کارت گرافیک‌ های جدید این‌قدر بزرگ هستند؟ دلایل افزایش ابعاد GPU

بخش زیادی از ابعاد کارت‌های گرافیک جدید به خود تراشه GPU ربط ندارد؛ مصرف برق بیشتر، تولید گرمای بالاتر و نیاز به سیستم خنک‌کننده قدرتمندتر، اندازه کارت را افزایش می‌دهد. اگر چند سال از بازار سخت‌افزار دور باشید و امروز یکی از کارت‌های گرافیک رده‌بالا را ببینید، احتمالا اولین واکنش شما چیزی شبیه این است: «این دیگر کارت گرافیک است یا یک کیس کوچک؟»

تعجب هم بی‌راه نیست. بعضی کارت‌های امروزی بیشتر از ۳۵ سانتی‌متر طول دارند، سه یا چهار اسلات کیس را اشغال می‌کنند و وزن آن‌ها از دو کیلوگرم هم عبور می‌کند. حتی بعضی سازندگان پایه مخصوص داخل جعبه قرار می‌دهند تا وزن کارت به اسلات PCIe فشار زیادی وارد نکند. ده سال قبل یک کارت دو اسلاته برای سیستم گیمینگ کاملا طبیعی بود. حالا بعضی مدل‌های پرچم‌دار تقریبا بخش بزرگی از فضای داخلی کیس را تصاحب می‌کنند.

اما چرا کارت گرافیک‌های جدید این‌قدر بزرگ هستند؟ مهم‌ترین دلیل، کنترل گرماست. قدرت پردازشی بیشتر به انرژی بیشتری نیاز دارد و کارت این انرژی را تا حد زیادی به حرارت پس می‌دهد. برای انتقال این گرما، سازنده به هیت‌سینک بزرگ‌تر، فن‌های قوی‌تر، محفظه بخار، هیت‌پایپ و سطح تبادل حرارتی بیشتری نیاز دارد. البته این فقط شروع ماجراست با این مقاله از ویجیاتو برای پاسخ کامل‌تر همراه باشید. برای اطلاعات بیشتر مقاله «هرآنچه که باید پیش از خرید کارت گرافیک (GPU) گیمینگ بدانید» را مطالعه کنید.

اول یک نکته مهم؛ GPU با کارت گرافیک فرق دارد

در صحبت‌های روزمره معمولا عبارت GPU و کارت گرافیک را به‌جای یکدیگر به‌کار می‌بریم، اما از نظر فنی این دو یک چیز نیستند. GPU همان تراشه پردازنده گرافیکی است که روی برد قرار دارد. در همین راستا مقاله «تفاوت GPU با کارت گرافیک در چیست؟» را مطالعه کنید. چیزی که داخل کیس نصب می‌کنید یک کارت کامل شامل بخش‌های مختلف است:

• تراشه GPU
• حافظه ویدیویی یا VRAM
• مدار تغذیه VRM
• PCB
• هیت‌سینک
• فن‌ها
• هیت‌پایپ
• Vapor Chamber
• بک‌پلیت
• قاب کارت
• کانکتور برق

پس وقتی یک کارت RTX 5090 غول‌پیکر می‌بینید، خود تراشه GPU آن ابعاد را ندارد. در واقع بخش بزرگی از چیزی که جلوی چشم شما قرار می‌گیرد، یک سیستم خنک‌ کننده بسیار بزرگ است که دور GPU قرار دارد. همین تفاوت ساده، جواب بخش مهمی از سوال را روشن می‌کند. اطلاعات بیشتر مقاله «راهنمای خرید بهترین کارت‌ گرافیک گیمینگ» را مطالعه کنید.

کارت‌ گرافیک های واقعا چقدر بزرگ‌تر هستند؟

برای درک ابعاد کارت‌های جدید، چند نسل مختلف را کنار هم قرار دهیم.

کارت گرافیک	طول نسخه مرجع	ضخامت	توان گرافیکی
RTX 2080 Ti Founders Edition	حدود ۲۶.۷ سانتی‌متر	۲ اسلات	۲۶۰ وات
RTX 4090 Founders Edition	۳۰.۴ سانتی‌متر	۳ اسلات	۴۵۰ وات
RTX 5090 Founders Edition	۳۰.۴ سانتی‌متر	۲ اسلات	۵۷۵ وات

در همان نگاه اول یک روند مشخص دیده می‌شود. توان مصرفی کارت‌های پرچم‌دار طی چند نسل رشد زیادی دارد. اما داستان مدل‌های سفارشی حتی جالب‌تر است. برای مثال، بعضی مدل‌های RTX 5090 از مرز ۳۵ سانتی‌متر عبور می‌کنند. مدل ROG Astral RTX 5090 حدود ۳۵.۸ سانتی‌متر طول و ۷.۶ سانتی‌متر ضخامت دارد. مدل MSI RTX 5090 SUPRIM SOC هم حدود ۳۵.۹ سانتی‌متر طول دارد و وزن خود کارت به حدود ۲.۸۴ کیلوگرم می‌رسد. اینجاست که بررسی ابعاد کیس قبل از خرید دیگر وسواس بی‌مورد نیست.

افزایش مصرف برق؛ دلیل اصلی بزرگ شدن کارت‌ گرافیک های

مهم‌ترین عامل را باید در مصرف انرژی جستجو کنیم. کارت گرافیک هنگام اجرای بازی، رندر سه‌بعدی، پردازش هوش مصنوعی یا بارهای سنگین محاسباتی برق زیادی مصرف می‌کند. بخش عمده این انرژی در نهایت به گرما تبدیل می‌گردد و سیستم خنک‌کننده باید آن را از قطعات دور کند. مقایسه چند نسل این تغییر را بهتر نشان می‌دهد:

• RTX 2080 Ti حدود ۲۶۰ وات
• RTX 3090 حدود ۳۵۰ وات
• RTX 4090 حدود ۴۵۰ وات
• RTX 5090 حدود ۵۷۵ وات

حالا فرض کنید صدها وات انرژی در قطعه‌ای با چند سانتی‌متر ضخامت جریان دارد. گرمای حاصل باید خیلی سریع از سطح تراشه خارج شود. اگر دما بیش از حد بالا برود، GPU فرکانس را کاهش می‌دهد یا سیستم حفاظتی وارد عمل می‌شود. مهندسان برای کنترل این وضعیت سطح هیت‌سینک را افزایش می‌دهند. سطح بزرگ‌تر یعنی تعداد بیشتری پره آلومینیومی با جریان هوای بالاتر. نتیجه همان چیزی است که داخل کیس می‌بینید: یک کارت بلند و ضخیم با دو، سه یا حتی چهار فن.

چرا فناوری ساخت کوچک‌تر، کارت گرافیک را کوچک‌تر نمی‌کند؟

اینجا یک سوال منطقی پیش می‌آید. وقتی فناوری ساخت تراشه‌ها پیشرفت می‌کند و ترانزیستورها کوچک‌تر می‌شوند، چرا خود کارت گرافیک کوچک‌تر نمی‌شود؟ چون شرکت‌ها معمولا مزیت فناوری جدید را فقط صرف کاهش مصرف انرژی نمی‌کنند. تراشه‌های جدید تعداد بسیار بیشتری ترانزیستور دارند و عملکرد بسیار بالاتری ارایه می‌کنند. سازندگان بخشی از بهره‌وری نسل جدید را صرف افزایش فرکانس، تعداد واحدهای پردازشی و قدرت نهایی می‌کنند.

پس فناوری ساخت بهتر واقعا بهره‌وری را افزایش می‌دهد، اما هدف کارت‌های پرچم‌دار معمولا «کمترین مصرف برق ممکن» نیست. هدف اصلی بیشترین عملکرد ممکن در محدوده توان قابل کنترل است.همین موضوع باعث می‌شود نسل جدید با وجود معماری پیشرفته‌تر، همچنان صدها وات برق مصرف کند.

چرا هیت‌سینک کارت گرافیک این‌قدر بزرگ است؟

فن به‌تنهایی GPU را خنک نمی‌کند. اول باید گرما از سطح تراشه خارج شود. یک صفحه تماس حرارتی یا محفظه بخار گرما را دریافت می‌کند. سپس هیت‌پایپ‌ها یا Vapor Chamber آن را روی سطح بزرگ‌تری پخش می‌کنند.

بعد نوبت پره‌های آلومینیومی هیت‌سینک می‌رسد. فن هوا را از میان این پره‌ها عبور می‌دهد و گرما را به داخل کیس یا بیرون آن هدایت می‌کند. هرچه هیت‌سینک بزرگ‌تر باشد، سطح تماس بیشتری با هوا دارد. این ویژگی به سازنده اجازه می‌دهد حجم زیادی از حرارت را با سرعت پایین‌تر فن دفع کند. اینجا یک نکته مهم دیگر هم مطرح می‌شود.

هیت‌سینک بزرگ فقط برای کاهش دما نیست؛ به کاهش صدای کارت هم کمک می‌کند. یک کارت کوچک برای دفع همان مقدار گرما باید فن‌های خود را با سرعت بالاتری بچرخاند. سرعت بیشتر فن معمولا نویز بیشتری ایجاد می‌کند. سازنده با افزایش حجم هیت‌سینک می‌تواند بین دما و صدای کارت تعادل بهتری برقرار کند.

محفظه بخار یا Vapor Chamber چه نقشی دارد؟

کارت‌های گرافیک رده‌بالا فقط از چند تکه فلز ساده برای خنک‌کاری استفاده نمی‌کنند. Vapor Chamber یکی از ابزارهای مهم سیستم خنک‌کننده مدرن است. این محفظه گرما را از نقطه تماس GPU دریافت می‌کند و آن را در سطح بزرگ‌تری پخش می‌کند.

داخل محفظه مقدار مشخصی سیال قرار دارد. گرما باعث تبخیر سیال در بخش داغ می‌شود. بخار به بخش‌های خنک‌تر حرکت می‌کند و دوباره به حالت مایع برمی‌گردد. این چرخه انتقال حرارت را سریع‌تر می‌کند. در مدل‌های قدرتمند، سازندگان Vapor Chamber را در کنار هیت‌پایپ‌های متعدد و حجم زیادی از پره‌های آلومینیومی قرار می‌دهند. همه این اجزا جا می‌خواهند و وزن دارند. بنابراین ضخامت کارت افزایش پیدا می‌کند.

حافظه و مدار تغذیه هم گرما تولید می‌کنند

GPU تنها قطعه داغ کارت گرافیک نیست. حافظه ویدیویی و مدار تغذیه هم هنگام بار سنگین حرارت تولید می‌کنند. در کارت‌هایی با مصرف ۴۰۰، ۵۰۰ یا ۶۰۰ وات، مدار VRM وظیفه بسیار سنگینی دارد. این مدار باید ولتاژ پاور را به ولتاژ دقیق و پایدار مورد نیاز GPU و حافظه تبدیل کند.

کارت‌های رده‌بالا تعداد بیشتری فاز تغذیه، ماسفت، چوک و خازن دارند. این قطعات علاوه‌بر فضای PCB، به خنک‌کاری هم نیاز دارند. هیت‌سینک کارت فقط روی GPU تمرکز ندارد. سازنده معمولا بخش‌هایی از سیستم خنک‌کننده را روی VRM و حافظه هم قرار می‌دهد. پس مصرف برق بیشتر، فقط GPU را داغ‌تر نمی‌کند؛ کل طراحی کارت را تحت فشار قرار می‌دهد. برای اطلاعات بیشتر از دمای کامپیوتر در هنگام بازی، می‌توانید مقاله «دمای مناسب CPU و GPU در هنگام بازی» را مطالعه کنید.

چرا بعضی کارت‌ها سه یا چهار اسلات را اشغال می‌کنند؟

هر اسلات کیس فضای محدودی دارد. کارت‌های قدیمی معمولا یک یا دو اسلات را اشغال می‌کردند. حالا هیت‌سینک بعضی مدل‌ها آن‌قدر ضخیم است که کارت عملا سه، سه‌ونیم یا چهار اسلات فضا می‌گیرد. این ضخامت امکان استفاده از هیت‌سینک بزرگ‌تر و فن‌هایی با قطر بیشتر را ایجاد می‌کند.

فن بزرگ‌تر در دور پایین‌تر حجم مناسبی از هوا را جابه‌جا می‌کند. همین ویژگی به کاهش صدای سیستم کمک می‌کند. البته هزینه آن را مادربرد و کیس می‌پردازند! یک کارت چهار اسلاته ممکن است دسترسی به سایر اسلات‌های PCIe را محدود کند. در کیس‌های کوچک هم نصب چنین کارتی گاهی اصلا امکان ندارد.

طراحی ظاهری چقدر در بزرگ شدن کارت گرافیک‌ نقش دارد؟

همه حجم کارت صرف خنک‌کاری نمی‌شود. بازار سخت‌افزار سال‌هاست روی ظاهر قطعات هم تمرکز دارد. کیس‌های شیشه‌ای باعث شدند قطعات داخلی کامپیوتر بخشی از طراحی سیستم باشند. شرکت‌ها هم از فرصت استفاده کردند.

قاب‌های بزرگ، لوگوهای نورانی، RGB، صفحات فلزی و فرم‌های پیچیده بخشی از ظاهر مدل‌های گیمینگ را تشکیل می‌دهند. آیا همه این بخش‌ها برای عملکرد ضروری هستند؟ نه. گاهی قاب پلاستیکی یا فلزی چند میلی‌متر به عرض و طول کارت اضافه می‌کند، بدون اینکه نقش جدی در دفع حرارت داشته باشد. اما عامل اصلی ابعاد بزرگ کارت‌های قدرتمند همچنان خنک‌کاری است، نه RGB و ظاهر گیمینگ.

چرا وزن کارت‌های گرافیک به مشکل تبدیل می‌شود؟

هیت‌سینک بزرگ یعنی مقدار زیادی آلومینیوم و مس. همین مواد وزن کارت را بالا می‌برند. وقتی یک کارت نزدیک سه کیلوگرم وزن دارد و آن را به‌صورت افقی روی مادربرد نصب می‌کنید، نیروی زیادی به اسلات PCIe و PCB وارد می‌شود.

این حالت در طول زمان ممکن است کارت را کمی به سمت پایین متمایل کند. کاربران این وضعیت را GPU Sag می‌نامند. برای کاهش فشار، شرکت‌ها پایه نگه‌دارنده کارت گرافیک را همراه بعضی محصولات قرار می‌دهند. استفاده از این پایه برای کارت‌های سنگین کار نمایشی نیست. پایه بخشی از وزن کارت را مستقیما به کف کیس منتقل می‌کند.

بزرگ بودن کارت گرافیک‌ چه مشکلی برای کیس ایجاد می‌کند؟

قبل از خرید یک کارت رده‌بالا فقط به توان پاور نگاه نکنید. ابعاد کیس اهمیت زیادی دارد. سه عدد را بررسی کنید:

۱. حداکثر طول کارت گرافیک
۲. حداکثر ضخامت قابل نصب
۳. فضای باقی‌مانده برای کابل برق

مثلا یک کارت ۳۵۸ میلی‌متری ممکن است روی کاغذ داخل کیس ۳۶۰ میلی‌متری جا شود، اما رادیاتور جلویی، فن یا کابل برق همین فضای اندک را از بین می‌برد. عرض کارت هم اهمیت دارد. کانکتور برق ۱۶ پین به فضای کافی برای خم کابل نیاز دارد. کیس مناسب باید جریان هوای خوبی هم داشته باشد. خرید یک کارت بزرگ و قرار دادن آن داخل کیس بسته با ورودی هوای محدود، ترکیب چندان هوشمندانه‌ای نیست.

آیا کارت گرافیک‌ بزرگ‌تر همیشه خنک‌تر و بهتر است؟

نه. اندازه زیاد به‌تنهایی کیفیت خنک‌کننده را مشخص نمی‌کند. طراحی هیت‌سینک، نحوه تماس با GPU، کیفیت Vapor Chamber، فشار استاتیک فن، مسیر جریان هوا و تنظیم منحنی فن هم اهمیت دارند. گاهی یک کارت کوچک‌تر با طراحی مهندسی خوب عملکرد حرارتی بهتری از مدل حجیم‌تر دارد.

RTX 5090 Founders Edition مثال مناسبی است. این کارت نشان می‌دهد یک طراحی دو اسلاته هم توان ۵۷۵ وات را مدیریت می‌کند. پس هنگام مقایسه کارت‌ها فقط تعداد فن یا ضخامت را نبینید. بررسی دمای GPU، Hotspot، حافظه و میزان نویز اطلاعات دقیق‌تری در اختیار شما قرار می‌دهد.

بالاخره چرا کارت گرافیک‌ های جدید این‌قدر بزرگ هستند؟

پاسخ را نباید فقط در اندازه GPU جستجو کنیم. خود تراشه بخش کوچکی از کارت است. قسمت بزرگی از حجم محصول به سیستم خنک‌کننده، مدار تغذیه، حافظه، فن و مسیر عبور هوا اختصاص دارد. افزایش توان کارت‌های پرچم‌دار از حدود ۲۵۰ وات در نسل‌های قدیمی‌تر به ۴۵۰، ۵۷۵ و حتی ۶۰۰ وات در بعضی مدل‌های جدید، مهندسان را با حجم بزرگی از گرما روبه‌رو می‌کند. برای کنترل این گرما، هیت‌سینک بزرگ‌تر لازم است.

هیت‌سینک بزرگ‌تر هم کارت را بلندتر، ضخیم‌تر و سنگین‌تر می‌کند. در کنار آن، تلاش سازندگان برای کاهش نویز، افزایش فرکانس، طراحی مدار تغذیه قدرتمند و ظاهر جذاب‌تر هم چند سانتی‌متر دیگر به این غول داخل کیس اضافه می‌کند.

پس دفعه بعد که یک کارت سه کیلویی و ۳۵ سانتی‌متری دیدید، بدانید تمام آن فضا برای یک تراشه غول‌آسا نیست. بخش زیادی از چیزی که در دست دارید یک دستگاه پیشرفته برای بیرون کشیدن گرما از یک تراشه کوچک و بسیار قدرتمند است. و ظاهرا برای رسیدن به چند فریم بیشتر، صنعت کامپیوتر فعلا با اشغال نصف کیس مشکلی ندارد!  برای اطلاعات بیشتر مقاله «معرفی بهترین کارت های گرافیک مخصوص بازی های سنگین» را مطالعه کنید.