Tại sao TDP (Thermal Design Power) của CPU ở hiện tại không phản ánh chính xác việc lựa chọn tản nhiệt?

TDP là gì và vì sao nó quan trọng?

TDP hay Thermal Design Power (Công suất thiết kế nhiệt) đã được các nhà sản xuất CPU đưa ra để chỉ định mức nhiệt mà một bộ xử lý cụ thể sẽ tỏa ra, để khách hàng có thể chọn một bộ tản nhiệt thích hợp. Đáp lại, các nhà sản xuất tản nhiệt đã bắt đầu chỉ định mức TDP mà tản nhiệt của họ hỗ trợ.

Do đó, đây là một thông số rất quan trọng để người dùng lựa chọn một bộ tản nhiệt phù hợp với vi xử lý cho hệ thống đang sử dụng. Nếu lựa chọn không đúng, CPU sẽ rất nóng, gây ra mất ổn định hệ thống khi tải nặng, hoặc hiệu năng bị sụt giảm nghiêm trọng khi mức xung nhịp của CPU hoạt động không đúng thông số công bố.

TDP (Thermal Design Power) của CPU ở hiện tại không phản ánh chính xác việc lựa chọn tản nhiệt?

Lựa chọn tản nhiệt dựa theo thông số công bố về TDP từ các nhà sản xuất trông có vẻ đơn giản và dễ dàng, nhưng có một số vấn đề nghiêm trọng đã khiến quá trình chọn tản nhiệt CPU có mức TDP khớp với mức TDP công bố của nhà sản xuất CPU ngày càng trở nên khó hiểu hơn. Và các vấn đề bên dưới sẽ chỉ ra câu chuyện thực tế.

Vấn đề thứ nhất Các thông số  TDP do Intel và AMD công bố ngày càng trở nên sai lệch và không chính xác trong những thế hệ vi xử lý gần đây. Chẳng hạn như vi xử lý Intel i9 11900K được Intel công bố mức TDP là 125W, nhưng nó lại tạo ra công suất nhiệt lên tới ~ 300W. Trước đây, việc đẩy CPU vượt quá mức TDP được chỉ định của chúng thường yêu cầu người dùng điều chỉnh thủ công (ép xung),  nhưng ở hiện tại nhiều CPU đã tự động vượt qua mức TDP được công bố chính thức bằng cách sử dụng các chế độ Turbo của chúng. Các cài đặt Turbo này thường được nâng cao hơn nữa bởi nhiều bo mạch chủ dòng cao cấp, vốn không thực thi các giới hạn điện năng được đề xuất từ ​​Intel và AMD theo mặc định, trừ khi chúng được người dùng giới hạn theo cách thủ công. Kết quả cuối cùng, việc lựa chọn một bộ tản nhiệt chỉ hỗ trợ TDP được công bố từ các nhà sản xuất vi xử lý có thể mang lại hiệu suất thấp hơn mong đợi do khả năng tản nhiệt kém hơn.

Vấn đề quan trọng thứ hai là lượng nhiệt mà bộ tản nhiệt có thể tản ra có thể khác nhau rất nhiều từ CPU này sang CPU khác. Ví dụ, cùng một bộ tản nhiệt Noctua D15 2 quạt có thể tản nhiệt 250W trên CPU Intel  10900K nhưng lại chỉ đạt được mức 200W trên Ryzen 9 5900X. Đặc biệt, các CPU có cấu tạo DIE và IHS nhỏ hơn khó làm mát hơn nhiều so với các CPU có thiết kế lớn hơn dù cùng tỏa ra một lượng nhiệt như nhau. Ngoài ra còn có những khác biệt do mật độ thông lượng nhiệt khác nhau, các khía cạnh khác như thiết kế ở bên trong vi xử lý như các cụm CCD/CCX của AMD, cũng như nhiệt độ tối đa cho phép của các vi xử lý, cũng dẫn đến sự khác biệt đáng kể giữa các bộ tản nhiệt.  Do đó, việc gán xếp hạng TDP chung cho các tản nhiệt cũng có thể gây hiểu lầm cho người dùng.

Thứ ba, khả năng tản nhiệt tối đa không phải là khía cạnh duy nhất khi nói đến hiệu suất tản nhiệt của các bộ tản nhiệt và có lẽ cũng không phải là khía cạnh quan trọng nhất: Hiệu suất nhiệt của các bộ tản nhiệt CPU dựa trên ống tản nhiệt không có quy mô tuyến tính. Ví dụ tản nhiệt Noctua D15 có thể tản nhiệt lên đến 250W và tản nhiệt MA620P chỉ 210W, nhưng ở mức thấp hơn như 150W cả hai lại có mức hoạt động tương tự, mà ở mức 150W lại phù hợp hơn so với nhiều đối tượng khách hàng.  Do đó, chưa chắc Noctua D15 đã được lựa chọn bằng MA620P vì tính khả dụng thực tế.

Do đó, việc nhìn vào chỉ số TDP của vi xử lý sẽ không không thể nói toàn bộ câu chuyện về hiệu suất của tản nhiệt. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các CPU có mật độ thông lượng nhiệt cao hoặc các hạn chế bên trong khác không thể vượt quá mức công suất tương đối thấp cho dù tản nhiệt có thể tản ra bao nhiêu nhiệt. Ví dụ 11900K với 5900X, rõ ràng mức công suất nhiệt khi thả Power Limit là hoàn toàn khác nhau.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thường không rõ việc gán thông số TDP mà một số nhà sản xuất tản nhiệt quảng cáo thực sự có nguồn gốc như thế nào. Điều này rất có vấn đề vì lượng nhiệt tối đa mà bộ tản nhiệt có thể tản ra sẽ khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào môi trường thử nghiệm và các thông số. Kết quả sẽ không chỉ khác nhau giữa các CPU hoặc nếu một bộ phận làm nóng tùy chỉnh được sử dụng thay vì một CPU thực, chúng còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ tối đa mà CPU hoặc bộ phận làm nóng được phép đạt tới.

Ví dụ, lượng nhiệt tối đa mà tản nhiệt có thể tản ra sẽ hoàn toàn khác khi thử nghiệm được tiến hành ở môi trường xung quanh 15 ° C và bộ tản nhiệt đạt mức nhiệt đến 90 ° C so với khi thử nghiệm được thực hiện ở môi trường 25 ° C và bộ tản nhiệt đạt đến mức 80 ° C. Vì hầu hết các nhà sản xuất tản nhiệt không chỉ định cách mà các tản nhiệt đạt được mức TDP khi họ công bố, nên rất khó sử dụng các mức thông tin này để so sánh các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau. Không có tham số nào được chỉ định và do đó không có cách nào để kiểm soát các giá trị, một số thương hiệu đã bắt đầu quảng cáo thông số TDP có vẻ không thực tế liên quan đến các ứng dụng trong thế giới thực.

Kết luận cuối cùng: Chỉ số TDP của một tản nhiệt chỉ là một chỉ số tham khảo, hầu hết không có nhiều giá trị về thông tin trên thực tế sử dụng. Do đó, cách đơn giản nhất là hãy tìm những review chi tiết nhất về một bộ tản nhiệt mà các bạn đang có ý định mua, hoặc tìm tới những chuyên gia có kinh nghiệm để được tư vấn cụ thể.