Der CPU-Kühler ist eine bestimmte Art von Kühlkörper, der auf spezielle Anforderungen bei der Kühlung von Mikroprozessoren ausgelegt ist. Es handelt sich dabei zumeist um eine Kühler-Lüfterkombination.
CPU-Kühler unterscheiden sich von anderen Kühlern insofern, dass sie mechanisch und leistungsmäßig auf den jeweiligen Prozessor beziehungsweise Sockel angepasst sein müssen. Deshalb ist beim Kauf eines Kühlkörpers, unbedingt auf Kompatibilität zu achten. Es gibt zahlreiche unterschiedliche Sockel-Arten wie beispielsweise die 478-, 775-, 771-, 1151- und 1356-Sockel.
Zudem müssen die CPU-Kühler bei jeder Weiterentwicklung der Prozessoren ebenfalls leistungsfähiger konzipiert werden, um der erhöhten Wärmeentwicklung optimal entgegenzuwirken. Weiterhin darf der CPU-Kühler wegen der direkten Montage am Prozessorsockel beziehungsweise Motherboard nur ein begrenztes Gewicht besitzen. Die meisten Kühler-Hersteller geben dafür einen Höchstwert an.
Des Weiteren tragen integrierte Lüfter zu einer verbesserten Kühlung bei, was jedoch zu einer erhöhten Geräuschkulisse führt. Während dies bei Servern weniger ein Problem darstellt, verhält es sich bei Büro-Rechnern jedoch ganz anders.
Da der Prozessor selbst nur sehr klein ist, staut sich die Wärme viel mehr als bei größeren Flächen. Somit ist der Kontakt zwischen dem Kühler und dem Prozessor besonders wichtig für die optimale Wärmeableitung. Dafür wird entweder eine Wärmeleitpaste auf den Prozessor aufgetragen oder ein Wärmeleitpad aufgeklebt.
Der Prozessor-Kühler soll verhindern, dass es zur Überhitzung des Mikroprozessors kommt, um einer Fehlfunktion oder einem Defekt dieser Hardware-Komponente entgegenzuwirken. Dies ist notwendig, da die normale Wärmeabstrahlung bei großer Leistung des Prozessors nicht ausreichend ist.
Um eine optimale Kühlung zu erreichen, muss die Wärme direkt vom Prozessorkern abgeleitet werden. Dafür muss unter anderem eine vergrößerte wärmeabgebende Oberfläche geschaffen werden. Dies geschieht durch den Kühlkörper, der meist aus Aluminium oder Kupfer besteht. Kupfer ist hierbei am besten. Für die zusätzliche Wärmeableitung ist auf dem Kühler noch ein Lüfter angebracht.
Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Kühler-Typen entwickelt. Dazu gehören unter anderem die Luftkühlung (aktiv, passiv oder semipassiv), die Wasserkühlung (aktiv, passiv, offener Kreislauf), die Siedekühlung (offenes System, geschlossenes System), die Trockenkühlung und das Peltier-Element. Letztere ist jedoch nicht sehr effektiv, weshalb diese Art der CPU-Kühlung auch nicht mehr verbreitet ist.
Neuere Generationen von CPU-Kühlern sind mit sogenannten Wärmerohren ausgestattet (engl. = heat pipes). Dabei handelt es sich um dünne Röhrchen die zumeist aus Kupfer bestehen und mit einem bestimmten Transportmedium gefüllt sind, entweder einer Flüssigkeit oder mit Gas. Die Wärme wird dabei nicht durch Leitung transportiert, sondern durch Konvektion. Das Transportmedium nimmt dabei die Wärme des Prozessors auf und gibt diese Wärme an die sogenannten Kühlrippen wieder ab. Das abgekühlte Transportmedium wird danach zum Prozessor zurückgeführt und kann neue Wärme aufnehmen.
Diese Art von Kühler sind jedoch größer als die früheren CPU-Kühler und meist ohne Lüfter. Das hat zwar den Vorteil, dass sie geräuschlos sind, dafür ist die Größe für den Einbau in ein Standard Desktop-Gehäuse nicht optimal. Durch den geringeren Platz staut sich mehr Wärme im Gehäuse, sodass dieser einen zusätzlichen Lüfter benötigt.
Des Weiteren gibt es einen Hybrid-Kühler, der aus Kupfer sowie Aluminium besteht. Das Kupfer leitet die Wärme schnellstmöglich vom Prozessor ab und das Aluminium ist nicht nur leichter, sondern auch billiger in der Herstellung. Bekannte CPU-Kühler-Hersteller sind beispielsweise Akasa, Arctic, be quiet!, Intel, Noctua, Scythe, Silverstone, Titan und Thermalright.