CPUの冷却装置
80286の頃には、樹脂製のパッケージにヒートシンク無しの場合もあったが、簡単なヒートシンクを付け筐体の通風は電源のそれを兼用とするか、4cm程度の独立したファンを付けた構造も登場した。
i486・68040の隆盛期に入り、クロック周波数がおよそ30MHz以上になり、消費電力が数十ワットに達すると、プロセッサ表面だけでは充分な放熱ができなくなり、CPUの上に放熱性の高い金属製のヒートシンクを取り付けるようになった。ヒートシンクにより放たれた熱は筐体の排気ファンや電源ファンから強制的に外部に出される構造である。
冷却ファンを使用し空気を利用して冷却する方式。現代では一般的な方法である。ヒートシンクに冷却ファンを取り付けた状態で販売されている。またヒートシンクとファンモータが一体化したものや、ファンが交換可能となっている製品もある。
店頭で販売されているCPU製品にはサーマル・ソリューションと称して、十分な性能の強制空冷式冷却装置(リテールクーラー)が付属している。特に記述がない限り市販されているパーソナルコンピュータにおいて、CPUの冷却にはこの方式が用いられる。
ヒートシンクの上にファンを配置し、風を吹き下ろして冷却する「トップフロー型」と、ヒートシンクの側面にファンを配置し風を当てる「サイドフロー型」があり、それぞれに長所と短所がある。ヒートパイプを利用し、CPUとの接触面とファンの付いたヒートシンクを離すことで、12cmや14cmの大型ファンを2つ搭載したサイドフロー型なども登場している。
プロセッサの表面にヒートシンクを取り付けて放熱する方法。CPUクーラー専用の冷却ファンを用いずに、筐体の吸排気ファンや電源装置に取り付けられた放熱ファンによって生じる筐体内部のエアフローを用いて、ヒートシンクに空気を当て冷却する。他の冷却方法と比べて仕掛けが簡単で無音で冷却することが可能だが、発熱の高いプロセッサを冷却するには巨大なヒートシンクが必要になる。
(パソコンの)CPUに限らず、集積回路を使用する電子機器一般に、積極的な放熱を必要とするほどに発熱するのにもかかわらず冷却を怠った場合、以下のような問題がある。
オーバーヒートによる誤動作。なお、特にこれによる制御不能状態(暴走)のことを指して俗に「熱暴走」と呼ぶことがある
異常な熱膨張・収縮によるパッケージの寿命の問題
(最悪の場合)半導体としての熱暴走
十分な冷却を行わない場合、以上のような理由から、即時的な機能不全や、著しい寿命の短縮をもたらす。一見正常に機能したとしても冷却不足であった場合は、設計上の寿命よりはるかに早く故障する可能性がある。
一般にマイクロプロセッサの場合、本来はBtoB等での利用のための形態である「バルク品」と呼ばれる商品にはCPUクーラーは付属しない。一方、一般消費者向けの「リテールパッケージ」には、必要十分な程度のスペックのCPUクーラーが同梱となっていることがほとんどであり、通称「リテールクーラー」「純正クーラー」と呼ばれている(場合によっては、それ以外のクーラーとの組合せが保証外の扱いのことなどもある)。自作やオーダーPCでは、より高性能な、あるいは静音化を図ったクーラーに交換を望む需要も高く、サードパーティ製品が数多く開発、市販されている。
互換性のあるパーツを集めて作るショップ系BTOや自作機では、本来は通風させる方向に沿っているべきであるマザーボード上の子基板がその向きに沿っていない(メモリモジュール等)ことがある。一方でカスタムの幅が狭い前提で設計されるメーカー製PCやPCサーバ等では、フォームファクタに囚われず全体最適な設計が見られることも多い。