2種類のヒートシンクとは？

お使いのデバイスが必要以上に発熱していませんか？CPU、GPU、SSDのいずれであっても、適切なタイプのヒートシンクがシステムのパフォーマンスを左右します。

ヒートシンクには主にアクティブ型とパッシブ型の2種類がある。アクティブヒートシンクはファンのような可動部品を使用し、パッシブヒートシンクは自然な空気の流れに依存します。

どのタイプのヒートシンクを使用すべきかを知ることは、熱をより効率的に管理し、デバイスの寿命を延ばし、サーマルスロットリングを回避するのに役立ちます。ここでは、ヒートシンクの種類、動作原理、実用的なシナリオについて説明します。

ヒートシンクにはどのような種類がありますか？

冷却部品を初めて見たとき、ヒートシンクは1種類しかないように思われるかもしれません。しかし、実際にはいくつかのバリエーションが存在し、それぞれが異なるニーズに応えています。

ヒートシンクには主に、パッシブ、アクティブ、ハイブリッドの3種類がある。自然対流、強制気流、またはその両方によって熱を除去する方法が異なります。

一般的なヒートシンクのカテゴリー：

1. パッシブヒートシンク

   • 可動部がない
   • アルミニウムまたは銅製
   • 自然対流に頼る
   • 低電力システムで使用

2. アクティブヒートシンク

   • ファンまたはブロワーを含む
   • 動作には電力が必要
   • より速い冷却を提供
   • CPU、GPU、サーバーで一般的

3. ハイブリッド（またはセミアクティブ）ヒートシンク

   • パッシブ・ベースとオプションのファンを組み合わせる
   • 温度によってモードを切り替えられる
   • スマート機器や省電力機器に有用

素材によって：

素材	長所	短所
アルミニウム	軽量、手頃な価格	銅より導電性が低い
銅	優れた熱伝導性	より重く、より高価
コンビネーション	アルミフィン＋銅ベース	パフォーマンスとコストの最適化

製造工程別：

• 押出:最も一般的、シンプル、費用対効果
• スタンプ:軽量、安価、低効率
• ボンデッド・フィン:高性能・小型機器用
• スカイビング:高密度フィン、正確な性能
• 鍛造:耐久性、優れた熱性能

各フォームファクターは、エアフロー、サイズ制限、消費電力、予算に基づいて選択される。例えば、ハイエンドのゲーミングリグには、スキッドフィンやボンデッドフィンタイプが必要です。低消費電力のルーターには、アルミスタンピングタイプがよく使われます。

主な2種類の熱とは？

なぜこれほどまでにヒートシンクにこだわるのかと思うかもしれない。その理由は、管理すべき熱の種類にある。

電子機器の熱には、主に伝導熱と対流熱があります。ヒートシンクは、部品から周囲の空気に熱を移動させることで、その両方を管理します。

1. 伝導性熱

これは、固体物質を伝わる熱のことである。例えば、CPUが発熱すると、付属のヒートシンクに熱が伝導する。

• 熱は高温の表面から低温の金属へと流れる
• 金属の種類と接触面が性能に影響する
• 厚いベースや磨かれた表面は伝導を改善する

2. 対流熱

熱がフィンに達すると、空気中に移動する必要がある。それが対流だ。

• パッシブ：自然の空気の動きを利用
• アクティブ：ファンを使い、フィンを通して空気を押したり引いたりする
• より多くの気流 = より速い熱伝達

また、以下のような機器もある。 輻射熱しかし、エレクトロニクスの小さなスケールでは最小限のことだ。

概要表

ヒートタイプ	説明	ヒートシンクシステムにおける役割
伝導	金属を通して熱を伝える	チップからフィンへ熱を移動
対流	熱を空気に伝える	フィンから熱を取り除く
放射線	赤外線として熱を放出	ここでは重要ではない

効果的な伝導と対流がなければ、ヒートシンクは暖かい金属片になってしまいます。だからこそ、デザイン、素材、エアフローが重要なのです。

アクティブヒートシンクとパッシブヒートシンクの違いは何ですか？

人々はしばしばこの2つを混同したり、アクティブ＝"より良い "と考えたりする。それは必ずしも真実ではありません。適切なものを選ぶには、システムの熱出力と設計目標によります。

パッシブ・ヒートシンクが自然の気流だけで熱を除去するのに対し、アクティブ・ヒートシンクはファンやブロワーで空気を表面に押し出す。

アクティブヒートシンク

• ファンを追加して風量を増加
• パッシブよりも熱の移動が速い
• ハイパワー・チップに最適
• 電力を必要とし、ノイズが発生する可能性がある
• 可動部品が多い＝故障のリスクが高い

パッシブヒートシンク

• 完全に沈黙
• エネルギー不要
• 低ワット機器に最適
• 良好な換気が必要
• 空気が停滞するとオーバーヒートすることがある

比較表

特徴	アクティブヒートシンク	パッシブ・ヒートシンク
空気の動き	ファンアシスト	自然対流
ノイズ	あり（ファンによる）	ノイズなし
メンテナンス	ファンのクリーニングが必要な場合がある	非常に低い
効率性	より高い（短期的に）	低いが安定している
電力要件	電気が必要	電源不要
使用例	CPU、GPU、高負荷システム	SSD、ルーター、ファンレスPC

つまり、どちらが優れているということではなく、システムの熱設計にソリューションを適合させることが重要なのだ。

ヒートシンクなしでSSDを使っても大丈夫ですか？

高速NVMe SSDを購入した場合、本当にヒートシンクが必要なのかと疑問に思うかもしれません。答えは常にイエスというわけではありませんが、使い方によっては必要な場合もあります。

ヒートシンクなしでSSDを使用することは技術的には問題ありませんが、高負荷の作業ではパフォーマンスを低下させたり、長期的な信頼性を低下させたりする可能性があります。

ヒートシンクが重要な場合

• 第4世代および第5世代NVMeドライブ:これらは非常に熱くなる。ヒートシンクがなければ、負荷がかかった状態で70～80℃に達することもあります。
• ゲームまたはコンテンツ制作:持続的な書き込みや読み出しは高温の原因となります。
• 密閉システム:エアフローが限られているノートパソコンやミニPC。

適切な冷却が行われないと、SSD コントローラーは自身を保護するために速度を落とすことがあります。ロード時間やデータ転送が遅くなる可能性があります。

なくても大丈夫なとき

• 基本的なウェブ閲覧や事務作業
• 低ワットSATA SSD
• ヒートスプレッダ内蔵NVMe SSD
• 風通しの良いオープンエアのテストベンチ

それでも、最近のマザーボードのほとんどにはSSDヒートシンクが付属している。そうでない場合は、アフターマーケットのものが安価で簡単に取り付けられる。

SSD温度表

SSDタイプ	ヒートシンクなし負荷温度	ヒートシンク付き
SATA SSD	35-45°C	35-40°C
NVMe Gen 3	50-60°C	45-55°C
NVMe Gen 4/5	70-85°C	50-65°C

SSDがなくても「問題なく」動作するとしても、熱は常に寿命に影響します。CPUと同じように、冷たい方が良いのです。

結論

ヒートシンクには様々な形がありますが、アクティブとパッシブという2つの主なタイプを理解することで、より良いハードウェアを選択することができます。パッシブ・デザインの基本的な対流からファン・アシストのアクティブなものまで、それぞれに役割があります。CPU、SSD、または産業用チップを冷却する場合でも、熱のニーズに合ったヒートシンクを使用することで、より優れたパフォーマンスとデバイスの長寿命化を実現できます。