Ein Feature wird bald für jeden High-End-Laptop unverzichtbar und daran führt kein Weg vorbei

Die Vapor Chamber wird bei High-End-Laptops langsam zum Standard. (Quelle: Asus)

In der Welt der Laptops tobt ein ständiger Kampf gegen den thermischen Kollaps. Die klassische Kühllösung besteht gewöhnlich aus Heatpipes und kleineren Wärmetauschern, die aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Dank immer leistungsstärkerer CPUs und GPUs gelangt dieses Konzept allerdings immer häufiger an seine physikalischen Grenzen. 

Als eine mögliche Lösung für dieses Problem haben viele Hersteller die Vapor Chamber für sich entdeckt. Doch was genau steckt hinter diesem Begriff, und ist sie wirklich die Wunderwaffe, als die sie oft vermarktet wird?

Kühlung durch Phasenwechsel

Eine Vapor Chamber ist ein flacher, vakuumversiegelter Behälter der meist aus Kupfer gefertigt wird. Im Inneren befindet sich eine geringe Menge Flüssigkeit und eine kapillare Dochtstruktur (Wick) gefüllt ist.

Eine sogenannte Wick-Struktur, wie man sie in einer Vapor Chamber findet, im Detail. (Quelle: Tone Cooling Technology)

Die Funktionsweise folgt einem geschlossenen Kreislauf, der auf dem physikalischen Prinzip des Phasenwechsels  basiert:

• Verdampfung: Die Hitze der CPU oder GPU bringt die Flüssigkeit am Boden der Kammer zum Sieden. Da in der Kammer ein Vakuum herrscht, liegt der Siedepunkt weit unter 100 °C.
• Transport: Der heiße Dampf breitet sich blitzschnell im gesamten Hohlraum der Kammer aus und füllt das Volumen gleichmäßig aus.
• Kondensation: An den kühleren Außenwänden (die oft mit Kühlfinnen verbunden sind) gibt der Dampf seine Energie ab und wird wieder flüssig.
• Rückfluss: Durch die Kapillarkraft der Dochtstruktur wird die Flüssigkeit zurück zur Hitzequelle transportiert.

Vapor Chamber vs. Heatpipe: Was sind die Unterschiede?

Oft wird die Vapor Chamber einfach als flache Heatpipe bezeichnet. Technisch gesehen ist das grundsätzlich korrekt, greift aber zu kurz. Der entscheidende Unterschied liegt in der Dimension des Wärmetransports.

Eine Heatpipe transportiert Wärme von Punkt A nach B während eine Vapor Chamber die aufgenommene Abwärme über eine größere Fläche verteilt. (Quelle: Radian Thermal Products )

• Heatpipes (1D-Transport): Eine Heatpipe leitet Wärme primär entlang ihrer Achse von Punkt A nach Punkt B. Sie ist ideal, um Hitze von einer Quelle zu einem entfernt liegenden Radiator zu transportieren.
• Vapor Chambers (2D-Transport): Eine Vapor Chamber verteilt die Wärme über eine Fläche. Anstatt die Hitze nur zu verschieben, glättet sie quasi Hotspots und sorgt dafür, dass die gesamte Fläche des Kühlkörpers gleichmäßig zur Kühlung beitragen wird.

Vor- und Nachteile der Vapor Chamber im Überblick

Wie jede Technologie hat auch die Vapor Chamber ihre Schwächen. Nachfolgend findet ihr eine kleine Tabelle mit den wichtigsten Vor- und Nachteilen.

Ist die Vapor Chamber besser?

Eine Vapor Chamber muss nicht immer zwangsläufig die bessere Wahl sein. Letztlich kommt es auf den jeweiligen  Anwendungsfall an.

In modernen High-End-Laptops ist die Vapor Chamber fast unschlagbar. Da die Chips immer kleiner werden, aber immer mehr Strom verbrauchen, entsteht eine enorme Hitzedichte auf kleinem Raum. Eine Vapor Chamber kann diese Hitze sofort auf eine große Fläche verteilen, bevor sie von Lüftern abgeführt wird. Hier ist sie herkömmlichen Heatpipe-Konstruktionen überlegen, da diese häufig nicht genug Kontaktfläche zum Chip bieten können.

In großen Desktop-Tower-Kühlern sind Heatpipes dagegen meist die bessere Wahl. Sie können die Wärme effizient über weite Strecken nach oben in die großen Lamellentürme leiten. Zudem sind sie kostengünstiger und erlauben komplexere Formen, die zum Beispiel um Bauteile auf einem Mainboard herumgeführt werden können.

Fazit

Die Vapor Chamber ist kein genereller Ersatz für die Heatpipe, sondern sie ist eine logische Weiterentwicklung. Sie ist immer dann die bessere Wahl, wenn es darum geht, Hitze auf engstem Raum zu bändigen und die Effizienz pro Quadratzentimeter zu maximieren.

Für den Endanwender bedeutet eine Vapor Chamber in vielen Fällen: Höhere Boost-Taktraten und zumindest theoretisch auch ein leiserer Betrieb, da die Wärme schneller von der kritischen Hardware abgeführt wird. Insgesamt ist die Vapor Champer bei High-End-Laptops mittlerweile zurecht das Mittel der Wahl.