La scelta di una scheda video è spesso dettata dal raggiungimento di determinate prestazioni, dall'affezione per un marchio rispetto all'altro oppure dalla disponibilità economica e dalla conseguente scelta del modello in grado di armonizzare al meglio questi criteri. La clientela più attenta però sa benissimo che anche il sistema di dissipazione termica riveste un ruolo molto importante nell'ipotetica scala di valori di una scheda grafica.

Non mancano infatti esempi in cui a parità di chip grafico si assiste a comportamenti del tutto differenti sotto il profilo delle temperature d'esercizio, elemento connesso anche alla rumorosità del sistema in quanto legato a doppia mandata al funzionamento delle ventole. Chi è solito usare il PC mettendo a dura prova il sistema, come per esempio in ambito gaming, sa benissimo che vi sono scenari particolarmente gravosi in cui l'aumento dei regimi di rotazione delle ventole presenti nel PC possono essere causa di qualche fastidio, ad esempio nel silenzio di una notte casalinga.

Il mercato delle schede video si è da tempo adeguato per accontentare le più disparate esigenze, ma è sempre più facile ormai trovare declinazioni differenti dello stesso chip con un occhio di riguardo al sistema di dissipazione. Sapphire ci ha messo a disposizione tre schede differenziate proprio per questo elemento, permettendoci di capire quali siano le reali differenze esistenti fra i modelli presi in esame e soprattutto che importanza possano avere, se presenti.

I modelli presi in esame sono tre, basati su chip AMD Radeon HD 3870, caratterizzati da un sistema di dissipazione tradizionale che equipaggia il modello "reference", completamente passivo della Ultimate e ibrido della Toxic, realizzata con tecnolgia Vapor-X, di fatto il nome dato da Sapphire alla Vapor Chamber Technology. Con questo articolo intendiamo analizzare solo il comportamento sotto il profilo delle temperature di esercizio, per indagare sulla reale bontà delle soluzioni scelte.

Il modello più semplice del lotto, Sapphire HD 3870, ricalca in tutto e per tutto la reference board AMD colori compresi, fatta eccezione ovviamente per la personalizzazione tramite adesivi sul guscio esterno. Dal punto di vista del design termico siamo di fronte ad una formula abbastanza comune, che prevede una ventola a turbina cui spetta il compito di creare un flusso d'aria che, attraversate le lamelle di un dissipatore passivo, prende la via dell'esterno del case grazie ad un convogliatore plastico e alle feritoie sulla staffa.

Siamo quindi di fronte ad un design a doppio slot, reso necessario sia dalle dimensioni della ventola e del dissipatore passivo, sia dalle feritoie, che non troverebbero posto in una staffa di ancoraggio a singolo slot. Indubbio il vantaggio di convogliare fuori da case il flusso d'aria calda, anche se le temperature di esercizio non si sono rivelate nel corso dei test passati particolarmente basse.

A titolo informativo riportiamo le caratteristiche del chip adottato. La GPU opera alla frequenza massima di 775MHz, mentre sul fronte della memoria troviamo chip GDDR4 per un quantitativo totale pari a 512MB, operanti ad une frequenza di 2250MHz. L'architettura è quella in voga da qualche tempo, ovvero a shader unificati, presenti in numero di 320, mentre la bandwidth della memoria si assesta sui 72 GB al secondo.

Il modello Sapphire HD 3870 Ultimate è visibilmente differente da quanto osservato in precedenza, come appare evidente anche all'utente meno appassionato. Il lato dove è presente la GPU non è infatti occupata dall'ingombrante convogliatore di plastica con ventola a turbina, ma lascia spazio ad una coppia di placche fra le quali si notano 4 heat pipe, cui spetta il compito di spostare il calore nella parte posteriore.

Sul retro della scheda troviamo infatti un enorme dissipatore passivo, che rende inutile la presenza di ventole. La scheda risulta quindi del tutto priva di parti in movimento, in quanto la dissipazione del calore generato dalla GPU e dalle memorie spetta all'elevata superficie offerta dalle lamelle. Fra gli indubbi vantaggi troviamo quindi la silenziosità di esercizio, anche se rimane da considerare che il calore generato dal dissipatore sarà indubbiamente relegato all'interno del case; necessario quindi tenere conto della cosa, avendo cura di avere nel proprio case un adeguato scambio d'aria fra esterno ed interno.

Differenze assolutamente trascurabili quelle esistenti fra il chip che equipaggia la scheda Ultimate e quello del modello reference.

A prima vista il modello Sapphire HD 3870 Toxic rischia di passare per un modello economico o addirittura di fascia inferiore, dove è la regola trovare un sistema di dissipazione molto rudimentale e di ridotte dimensioni. In questo caso però le cose stanno diversamente, in quanto questo modello è di fatto quello più raffinato del lotto preso in esame. Vapor-X è infatti il nome dato da Sapphire al proprio sistema di dissipazione che fa uso della tecnologia Vapor Chamber Technology (tecnologia a camera di vapore), dove compattezza ed efficienza rappresentano i principali punti di forza.

Quello che ne consegue è un design estremamente contenuto poiché la tecnologia appena citata, che tratteremo in una pagina a parte, permette utilizzare ventole e dissipatori di ridotte dimensioni. Sapphire va oltre, affermando come questo particolare sistema di dissipazione sia talmente efficiente da renderlo adatto anche agli appassionati di overclock. Nelle pagine seguenti avremo modo di capire se la Vapor Chamber Technology mantenga davvero quanto promesso.

Messo "a nudo", il sistema di dissipazione altro non è che una base in rame di un paio di millimetri di spessore, di fatto la camera di vapore, sormontata da un piccolo dissipatore a lamelle. Spetta invece ad una ventola a turbina generare un piccolo flusso d'aria, che dopo aver attraversato le lamelle verrà espulso all'interno del case.

La parte inferiore, quella a contatto con la GPU e le memorie, permette di notare l'estensione della camera a vapore (la parte in rame), letteramente incastonata in un telaietto di alluminio con funzione strutturale d'insieme.

Testimonia la presenza di una camera di vapore l'estremità strozzata su uno degli angoli. Questa protuberanza altro non è che la parte utilizzata per inserire il liquido all'interno della camera, ostruita poi in seguito.

A differenza dei modelli precedentemente analizzati, la versione Sapphire HD 3870 Toxic vanta una frequenza operativa di GPU e memorie leggermente superiori, ovvero 800MHz e 2300MHz rispettivamente.

Nel corso di questo articolo abbiamo più volte fatto riferimento alla tecnologia Vapor Chamber. In questa pagina cercheremo di spiegare il funzionamento di questa tecnologia applicata al raffreddamento. Si tratta nei fatti di un approccio differente sia rispetto ai dissipatori passivi tradizionali, sia rispetto ai sistemi misti basati su heat-pipe, sebbene siano molte le cose in comune con queste ultime.

Nella figura A a sinistra possiamo vedere cosa accade a grandi linee con un dissipatore tradizionale. Il chip cede il proprio calore alla parte direttamente a contatto col dissipatore; quello che si viene a creare è una differenza sostanziale di temperatura fra questa parte e quelle più periferiche, in assenza di particolari accorgimenti mirati a distribuire meglio il calore. Nella figura B invece, notiamo come il calore venga uniformemente distribuito, proprio per la presenza di una camera di vapore fra chip e dissipatore.

Cosa accade nella camera di vapore? Cerchiamo di commentare l'immagine appena proposta, che riporta la struttura di una Vapor Chamber senza tenere conto delle proporzioni fisiche, volutamente esagerate per meglio comprenderne il funzionamento. Siamo di fronte ad una struttura cava sigillata ermeticamente contenente un liquido in grado di passare allo stato gassoso alle temperature tipiche di questi contesti, per un motivo che vedremo.

Le pareti interne della camera di vapore sono costituite da materiale poroso, in grado di intrappolare il liquido fra le proprie micro-cavità. La sorgente di calore (una CPU, una GPU o qualsiasi altra componente) scalda la parte inferiore della camera, facendo evaporare il liquido presente in queste cavità. In base ai principi della termodinamica, un sistema tende naturalmente a raggiungere un equilibrio termico, motivo per il quale avremo uno scambio di calore fra la parte più calda  e quella più fredda, posizionata ovviamente nella parte della camera opposta a quella della sorgente termica.

Il vapore, per sua natura inoltre molto più libero di muoversi di un liquido, andrà quindi ad "impregnare" lo strato poroso opposto a quello della sorgente di calore. Raffreddandosi per la minore temperatura presente in questa regione, tornerà allo stato liquido e, per capillarità, tornerà nella zona più calda, chiudendo il ciclo. Il vantaggio è quello di avere una distribuzione del calore su tutta la superficie esterna superiore della camera di vapore, e non solo nel punto a contatto con il chip come nei dissipatori tradizionali.

Risulterà quindi molto più facile il compito di dissipare il calore da questa superficie, potendo contare su una distribuzione uniforme e non puntiforme del calore. Ecco il motivo per cui nella scheda Sapphire Toxic troviamo un dissipatore passivo ed una ventola molto semplici, di dimensioni solo apparentemente sottodimensionate rispetto a quanto ci si aspetterebbe.

Abbiamo deciso di non condurre test prestazionali sulle schede oggetto della nostra analisi, in quanto praticamente identiche per caratteristiche del chip utilizzato. Ci siamo invece concentrati sull'analisi delle temperature e anche dei consumi, sebbene questi ultimi più a titolo di curiosità che per reale interesse, in quanto anche in questo caso è difficile attendersi grandi differenze. La misurazione dei consumi è stata effettuata in riferimento alla postazione completa (chipset NVIDIA nForce 790i Ultra SLI, Intel Core 2 Extreme QX6850 con clock a 3GHz, bus quad pumped 1.333 MHz, architettura quad core e 8 Mbytes cache L2,  memoria DDR3 1.333 MHz, con timings pari a 7-7-7-20 e quantitativo di 2 Gbytes).

Per quanto riguarda le temperature abbiamo deciso di effettuare le misurazioni in idle, sotto stress con Shadermark e in ambito gaming con Crysis, al fine di mettere sotto stress la GPU in due scenari differenti. Abbiamo poi misurato il tempo necessario alla GPU per tornare al valore di idle.
 

Come atteso, non vi sono grandi differenze fra le schede prese in esame, in tutti gli scenari. Il valore più elevato fatto registrare dal modello Sapphire HD 3870 Toxic è riferibile alle frequenze leggermente più elevate. Il consumo più elevato è stato raggiunto, come ci si attendeva, nello scenario Crysis, in quanto anche la CPU è sottoposta a stress. La misurazione con Shadermark è comunque interessante, in quanto permette di mettere sotto stress al 100% la GPU, senza richiedere lavoro alla CPU.

E' così possibile capire quanto la scheda grafica possa influire sull'assorbimento energetico generale, facendo una semplice operazione di sottrazione fra il valore ottenuto e quello in idle. Si scopre così che una scheda Radeon HD 3870 spinta al massimo può essere accreditata di un consumo prossimo ai 95-100 Watt.

Più interessanti i risultati ottenuti sotto il profilo della temperatura di esercizio. Emerge chiaramente come la temperatura in idle (GPU a 297MHz) sia ottima per le schede Ultimate (passiva) e Toxic, mentre per quanto riguarda la reference siamo a circa una quindicina di gradi centigradi in più. Con Crysis in esecuzione, la temperatura raggiunta dalla GPU del modello Toxic ha fatto segnare il risultato migliore, inferiore ai 60°C, mentre il modello passivo si ferma a quota 70°C. Ben più elevate quelle del modello reference, intorno agli 86°C.

Con Shadermark emerge ancora la bontà del sistema di dissipazione del modello Toxic a camera di vapore, mente si sale fino agli 84°C con il modello passivo. 90°C è invece la temperatura raggiunta dal modello reference, risultato nei fatti quello con le temperature di esercizio più elevate.

Abbiamo poi misurato il tempo necessario al sistema di dissipazione per riportare la temperatura di GPU a quella di idle, scoprendo cose interessanti anche in questo caso. Ancora una volta è la scheda Sapphire HD 3870 Toxic a far segnare il risultato più interessante, 4 minuti, dovuto al fatto sia di raggiungere sotto stress temperature inferiori agli altri modelli, sia per i benefici insiti nella tecnologia Vapor Chamber. Il modello reference impiega circa 6 minuti, mentre per quanto riguarda il modello passivo è necessario attendere 11 minuti circa. Un risultato, quello riferito al modello passivo, del tutto atteso, in quanto è normale che in assenza di ventole si debba attendere più tempo per far calare la temperatura.

L'indagine condotta sui tre modelli Sapphire ci ha permesso di toglierci qualche curiosità sul fronte della dissipazione termica, scoprendo cose interessanti e trovando conferma di altre. In primo luogo possiamo affermare che, per quanto riguarda il chip AMD Radeon HD 3870 in generale, il design originale non è quello a offrire i risultati migliori, motivo per cui ci appare azzeccata la scelta di cercare alternative sotto il profilo della dissipazione, non certo solo di Sapphire ma anche di altri marchi.

Le due alternative analizzate in queste pagine, una passiva ed una vapor chamber, hanno dimostrato come sia possibile migliorare le temperature di esercizio in maniera sigmificativa, seguendo per giunta strade molto differenti fra loro. Per quanto riguarda la scheda passiva, Sapphire HS 3870 Ultimate, l'abbinamento di heat-pipe ad un radiatore di notevoli dimensioni ha permesso di mantenere le temperature sotto controllo, grazie proprio all'elevata superficie dissipante. Dovendo trovare dei difetti, questi sono di natura fisica, in quanto molto ingombrante, mentre è consigliabile una buona ventilazione del case in cui verrà ospitata.

Il radiatore infatti, sebbene mai troppo caldo, è in grado di influenzare la temperatura interna del case. Qualora questi elementi non costituissero un problema, la scheda Sapphire HD 3870 Ultimate potrebbe fare la gioia di chi è alla ricerca di una scheda assolutamente silenziosa, sia per ambito gaming che in ottica HTPC.

La scheda Sapphire HD 3870 Toxic è invece quella che ci ha convinto maggiormente. Nonostante l'aspetto economico e quasi spartano, nasconde una tecnologia che si è rivelata molto efficiente, abbinando le migliori prestazioni in termini di temperatura di esercizio ad ingombri da scheda entry-elvel, come si può notare nella foto di introduzione di questa pagina. Anche in questo caso va ricordato che, a differenza del modello reference, il flusso d'aria generato dalla ventola non viene espulso dal case; le basse temperature di esercizio, però, non sono tali da far considerare la cosa come un problema.

La personalizzazione ha comunque un prezzo, in quanto i modelli "custom" si posizionano su cifre superiori a quelle del modello reference. Nei giorni di stesura di questo articolo, però, Sapphire ha effettuato un taglio di prezzi su queste schede, sicuramente con l'intenzione di fare maggiore concorrenza alle proposte NVIDIA nella fascia media. Il modello reference Sapphire HD 3870 viene infatti venduto a 120 Euro IVA inclusa con dotazione di 512MB di memoria di tipo DDR3, che salgono a 130 Euro per il modello con 512MB su chip GDDR4. A quota 150 Euro invece i due modelli Sapphire Ultimate e Toxic, offerte quindi ad un prezzo più interessante rispetto a qualche giorno fa.