Les ventilateurs d’ordinateur peuvent être gênants : ils sont souvent bruyants et ils ramassent la poussière. Si la plupart des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables sont équipés de ventilateurs, ce n’est pas le cas des smartphones et des tablettes. Pourquoi ? Nous allons vous l’expliquer.
Les ventilateurs aident à évacuer la chaleur, en particulier sur les ordinateurs de bureau.

Tout courant électrique circulant dans un conducteur crée une certaine quantité de chaleur. Les PC modernes comprennent de nombreuses pièces qui génèrent de la chaleur, comme l’alimentation électrique. Mais ce sont de loin les CPU et les GPU qui produisent le plus de chaleur dans un système informatique. Pour l’instant, nous allons nous concentrer sur le CPU à titre d’exemple.

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Qu’est-ce qu’un processeur et que fait-il ?

Les processeurs de bureau x86-64 modernes consomment beaucoup d’énergie (généralement entre 100 et 300 watts) et génèrent donc beaucoup de chaleur résiduelle. Cette chaleur doit être évacuée du processeur lui-même afin d’éviter tout dysfonctionnement de la puce.

L’une des façons les plus simples d’éliminer la chaleur est d’utiliser un dissipateur thermique et de l’air. Le dissipateur thermique conduit la chaleur de l’unité centrale vers des ailettes métalliques séparées par des espaces. Un ventilateur aspire ensuite l’air à travers les interstices des ailettes, transférant ainsi la chaleur des ailettes à l’air. Un deuxième ventilateur souffle alors généralement l’air chaud hors du boîtier de l’ordinateur tout en aspirant de l’air plus frais de l’extérieur pour répéter le cycle.

Même si votre système utilise un refroidissement liquide, vous aurez toujours besoin d’un ventilateur pour aider à transférer la chaleur du liquide de refroidissement dans l’air une fois que vous l’aurez pompé loin de vos puces qui travaillent dur.

Pourquoi les smartphones n’utilisent-ils pas de ventilateur ?

Les tablettes et les smartphones utilisent délibérément des CPU (généralement sous forme de SOC) qui ne produisent pas autant de chaleur que les CPU des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables. Un processeur ARM typique utilisé dans un appareil mobile peut consommer environ 2 watts à la charge maximale. Par conséquent, ils n’ont pas besoin de ventilateurs pour le refroidissement. La chaleur qu’ils produisent est suffisamment faible pour être évacuée par rayonnement passif à travers le corps de l’appareil.

Texte en direct de l’iPhone sous iOS 15.

Comme les processeurs et les processeurs graphiques des appareils de poche doivent fonctionner avec de petites batteries, ils ne peuvent pas être aussi gourmands en énergie que leurs homologues de bureau. Historiquement, les ordinateurs de poche ont donc utilisé des puces moins puissantes en termes de calcul (qui consommaient également moins d’énergie électrique) que leurs homologues de bureau.

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Qu’est-ce qu’un système sur puce (SoC) ?

Plus récemment, avec l’essor des architectures SOC telles que la série M1 d’Apple, les processeurs mobiles commencent à égaler, voire à dépasser, certains PC de bureau tout en consommant moins d’énergie et en ne nécessitant toujours pas de ventilateurs de refroidissement. (Il convient de noter que, si le MacBook Air M1 n’a pas de ventilateur, le MacBook Pro M1 en a un, ce qui lui permet d’atteindre des vitesses de pointe plus élevées pour de meilleures performances, au prix d’un surcroît de chaleur, dont il a besoin pour se débarrasser).

La question reste donc posée : qu’est-ce qui fait que la nouvelle ère des processeurs ARM mobiles consomme moins d’énergie et produit moins de chaleur que les processeurs x86-64 traditionnels des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables ?

Il s’avère que les puces ARM présentent plusieurs avantages en termes d’efficacité énergétique par rapport aux conceptions x86 traditionnelles. Elles utilisent notamment un jeu d’instructions réduit, ce qui leur permet d’utiliser moins de transistors (chaque transistor consomme de l’énergie supplémentaire). Elles disposent également d’un mode veille intégré qui permet à la puce de ne consommer pratiquement aucune énergie lorsqu’elle est inactive.

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En revanche, les processeurs x86 ont des conceptions complexes qui intègrent des fonctionnalités héritées pour une rétrocompatibilité remontant aux années 1970. Ils ne sont donc pas conçus dès le départ pour être aussi efficaces que possible selon les normes modernes (même si, bien sûr, Intel et AMD font tout leur possible).

Ils ne sont pas non plus conçus pour se mettre en veille lorsqu’ils ne sont pas utilisés, comme c’est le cas des puces ARM, et consomment donc toujours de l’énergie, même lorsqu’ils sont inactifs.

Plus important encore, lorsque les PC de bureau sont branchés au courant mural, ils sont libres de consommer des quantités massives d’électricité par rapport aux appareils de poche. Il peut toujours y avoir des monstres qui repoussent les limites et qui ont besoin d’un système de refroidissement par air.

L’héritage de la rétrocompatibilité des PC Windows a un coût, et les vendeurs d’Apple et de Chromebook vont de l’avant avec des ordinateurs plus économes en énergie qui ont rarement besoin de ventilateurs de refroidissement. Si Windows on ARM devient un jour viable, nous pourrions voir des performances similaires de la part des PC Windows.