История создания мини-ПК: скальпирование, кастомный корпус, оптимизация, итог

Оглавление

Вступление

В завершающем материале цикла, посвященного компактному компьютеру форм-фактора mini-ITX с центральным процессором AMD Ryzen 5 2400G, я постараюсь коснуться ранее незатронутых тем. В прошлый раз речь шла о начале истории – постановке задачи, подборе компонентов, разгоне DDR4 и встроенного iGPU, а также их влиянии на производительность.

В финале мы поговорим об интересной возможности материнских плат компании MSI, скальпировании и кастомном корпусе, создатель которого наш форумчанин под ником КВАЙКЕР – энтузиаст с большой буквы!





Материнские платы MSI B350I Pro AC и MSI B450I Gaming Plus AC

После выхода материнских плат на системной логике AMD B450 и X470 актуальность сборок на слегка устаревшем чипсете потеряла смысл: новинки в первую очередь отличались поддержкой процессоров 2000-серии «из коробки», лучшей совместимостью с оперативной памятью и разгоном, благодаря которому и раскрывается весь потенциал CPU на архитектуре Zen и Zen+.

Из новинок стоит выделить модели Gigabyte B450 I Aorus Pro WiFi и MSI B450I Gaming Plus AC, каждая из которых со своими изюминками и достоинствами. В мое распоряжение попала последняя из списка, являющаяся по внешним признакам копией предыдущей версии, что я использовал, поэтому было интересно их сравнить и выяснить главные отличия, помимо черного текстолита и отсутствующего радиатора VRM SoC, что сразу бросалось в глаза.

300x283  51 KB. Big one: 868x819  317 KB 300x283  26 KB. Big one: 940x819  292 KB

Тестирование проводилось на разогнанном процессоре AMD Ryzen 5 2400G с тактовой частотой 4000 МГц при напряжении 1.4 В, SoC – 1.15 В, оперативная память функционировала на частоте 3200 МГц при 1.36 В, а система охлаждения Noctua NH-L9a работала при 2000 об/мин. И результаты меня немного обескуражили.

Температура ключевых узлов, °C

LinX v1.0.0K AMD Edition
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Несмотря на отсутствие радиатора и одинаковые заданные параметры, новинка в виде MSI B450I Gaming Plus AC не только обошла модель B350I Pro AC, но и сделала это с существенным отрывом: 24°C на пустом месте это вам не шутки.

Выводы навели меня на некоторые мысли, а именно: о влиянии частоты подаваемых сигналов от PWM-контроллера на затворы мосфетов.

Подсистема питания: частота и температура

Немного поискав в интернете, удалось найти любопытные документы.

600x96  35 KB. Big one: 1443x232  146 KB

Получается, что на моделях MSI B350I Pro AC и B450I Gaming Plus AC (они построены на идентичной PCB) регулировка частоты переключения фаз возможна, но влияет ли она на температурный режим?





Данная опция скрывается в разделе BIOS: OC – DigitALL Power – CPU NB Switching Frequency.

450x261  39 KB. Big one: 1024x594  132 KB

Тестирование проводилось с настройками системы по умолчанию, результаты фиксировались утилитой HWINFO64.

Температура подсистемы питания VRM SoC, °C

WoT enCore
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Приведен график в бенчмарке WoT enCore, как наиболее нагружающий игровую систему.

600x333  46 KB. Big one: 836x464  30 KB

Как видим, существует прямая зависимость частоты переключения фаз от температуры. Комментарии инженеров таковы, что с повышением частоты улучшается стабильность разгона.

По умолчанию на MSI B350I Pro AC и B450I Gaming Plus AC она составляет 400 кГц, а далее их пути разнятся. На прошлом поколении заложенный алгоритм при оверклокинге автоматически повышает частоту, а вместе с ней растет и температура CPU VRM, в частности VRM SoC. На более новой модели MSI B450I Gaming Plus AC разработчики это убрали или пофиксили, что и позволило отказаться от крохотного, но все же радиатора. Вот почему результаты нагрева VRM SoC так расходились.

Стоит отметить, что долгие часы проверок не выявили каких-либо особенностей и стабильности при различной частоте фаз, поэтому на своей материнской плате для улучшения температурного режима остановился на 400 кГц.





Скальпирование процессоров

Несколько градусов Цельсия мы отыграли на подсистеме питания, пора браться за центральный процессор. В отличие от продукции Intel, для противоположного лагеря не вошли в обиход различные аксессуары и механизмы по скальпированию, а приобретать дорогостоящее решение «The Der8uaer Delid Die Mate 2» за 46 долларов и ожидать доставки несколько недель в мои планы не входило, поэтому эксперименты начинаются с более привычных инструментов.

Классический вариант – лезвие безопасной бритвы.

450x311  31 KB. Big one: 1200x829  171 KB

Вначале небольшой ликбез: на данный момент только на процессорах AMD Ryzen 3 2200G и Ryzen 5 2400G (вероятно, и на Athlon 200GE тоже) для удешевления производства используется термопаста, что и позволяет осуществить процесс снятия теплораспределительной крышки. Однако сам герметик значительно плотнее и крепче, нежели на моделях Intel, а SMD-элементы перемещены ближе к рамке, что повышает опасность их срезать: необходимо найти компромисс между сильным и слабым хватом, чтобы не повредить что-то нужное.

Начнем тренировку со младшим процессором – AMD Ryzen 3 2200G. Аккуратно подрезаем герметик по периметру, но без особого энтузиазма.

450x345  46 KB. Big one: 1200x921  235 KB

Для дальнейшего процесса скальпирования потребуются тиски: моя модель из-за большого люфта не самая лучшая для хирургических операций, но сгодится.

450x322  46 KB. Big one: 1500x1074  335 KB

Герметик очень приставучий и плотный, потребовалось в несколько раз больше времени и сил, нежели с процессорами Intel.





После заветного «хлоп» начинаем аккуратно поддевать крышку.

450x168  19 KB. Big one: 1500x561  135 KB

После череды волнительных минут на столе предстает раздетый AMD Ryzen 3 2200G.

450x223  37 KB. Big one: 1500x743  257 KB

Отчетливо виден след лезвия вблизи SMD-элементов.

450x251  50 KB. Big one: 1500x838  438 KB

Как всегда, не обошлось без недостатков: крышка процессора очень толстая, герметик – тягучий, и в одном из подходов срезана часть лака. Но не стоит переживать, образец сохранил полную работоспособность.

450x207  41 KB. Big one: 1200x551  213 KB

Очищаем поверхности, для этого пользуемся очистительной губкой из комплекта «жидкого металла» Coollaboratory Liquid Pro.

450x331  53 KB. Big one: 1500x1102  467 KB

Его же наносим на поверхность кристалла и крышки процессора.

450x237  51 KB. Big one: 1500x790  407 KB

Под конец операции замечаем наименование и логотип компании AMD с обратной стороны теплораспределительной крышки.

450x194  22 KB. Big one: 1200x517  130 KB

После проверок и тестов убеждаемся в правильности проведения операции скальпирования и возможности проведения на главном герое – отборном образце AMD Ryzen 5 2400G.

450x446  60 KB. Big one: 1000x992  276 KB

Опустим промежуточные этапы и посмотрим на итоговый результат.

300x300  26 KB. Big one: 1500x1492  784 KB 300x300  16 KB. Big one: 1500x1477  594 KB

«Голенький» и очищенный процессор AMD Ryzen 5 2400G.

450x450  98 KB. Big one: 1500x1500  705 KB

Более серьезные повреждения: при подрезании герметика лезвием задеты дорожки. Что ж, горький опыт на будущее, но благо хоть они не перебиты и многочасовые стресс-тесты, проверка всех портов и интерфейсов не выявили сбои в работе или неработающие механизмы.

450x203  29 KB. Big one: 1400x631  184 KB

Термопаста Coollaboratory Liquid Pro не вовремя покинула меня, пришлось ехать за «жидким металлом» Thermal Grizzly Conductonaut.

450x192  29 KB. Big one: 1500x639  185 KB

Для тех, кто пойдет по моим стопам, я подготовил модель процессора AMD Ryzen 5 2400G для оценки толщины герметика от размеров крышки. Думаю, с таким пособием будет проще провести скальпирование в домашних условиях без профессионального инструмента немецкого оверклокера Der8uaer.

450x448  85 KB. Big one: 1500x1492  629 KB

Стоят ли эксперименты выделки, наглядно показано на сводном графике.

Температура процессора, °C

WoT enCore
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Около 7°C для младшего процессора и ~11°C – для старшего. Остается небольшой запас для разгона, и не забываем, что в дальнейшем тесты будут проводиться в тесном и закрытом корпусе, поэтому боремся за каждый градус Цельсия!

Температура подсистемы питания VRM SoC, °C

WoT enCore
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Нагрев снизился не только на центральном процессоре, но и взаимосвязанных подсистемах питания CPU VRM и VRM SoC. Но что можно сделать дальше?

Охлаждение подсистемы питания и SSD

На момент очередных экспериментов сборка форм-фактора mini-ITX выглядела следующим образом и требовала новых доработок:

450x349  51 KB. Big one: 1500x1162  357 KB

В первую очередь заменяем родные термопрокладки, которые напоминают куски резины.

450x262  67 KB. Big one: 1500x872  585 KB

Их толщина составляет 1 мм, поэтому пришлось снова прибегнуть к нетрадиционному способу.

450x264  58 KB. Big one: 1500x879  433 KB

В наличии оказались не раз выручавшие термопрокладки Arctic Thermal Pad толщиной 0.5 мм.

450x301  84 KB. Big one: 1000x668  317 KB

Складываем их пополам и прикладываем не только на мосфеты, но и на дроссели, чтобы снизить паразитные шумы и нагрев. Кстати, их нагрев значительно выше силовых транзисторов, они подогревают всю зону VRM SoC в целом: ай-ай-ай, MSI.

450x292  69 KB. Big one: 1500x974  493 KB

Далее были заказаны две тепловых трубки 8 мм длиной по 15 см: одна для оценки и опытов, вторая – для конечного варианта.

450x200  40 KB. Big one: 1000x444  157 KB

Радиаторы материнской платы MSI B350I Pro AC наилучшим образом приспособлены для установки дополнительного охлаждения благодаря ложбинкам.

450x262  60 KB. Big one: 1500x873  447 KB

Проблема в том, что компактный кулер Noctua NH-L9a-AM4 обдувает только подсистему питания процессора, в то время как наиболее загруженная из-за разгона всей системы VRM SoC предоставлена сама себе. Моя идея заключалась в том, чтобы соединить их посредством тепловой трубки, чем я и занялся.

450x406  90 KB. Big one: 1310x1182  468 KB

В закромах нашелся даже термоклей Arctic Thermal Glue, оставшийся с незапамятных времен от обзора Radeon HD 6950. Срок годности закончился, поэтому я не надеялся на его качество и характеристики, но решил смешать тюбики согласно инструкции.

450x255  32 KB. Big one: 1500x851  256 KB

Да вот только 24 часа спустя (и даже неделю!) он так и не застыл, а продолжал течь. Пришлось радиаторы отмывать, клей счищать.

450x338  76 KB. Big one: 1500x1125  549 KB

И вспоминать старый дедовский метод с термоклеем Алсил-5.

450x204  28 KB. Big one: 1500x680  183 KB

После череды экспериментов удалось добиться следующих результатов:

Температура подсистемы питания VRM SoC, °C

WoT enCore
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Теперь больше тепла аккумулировалось на радиаторе и передавалось по трубке на основной радиатор. Отлично!

Следующий на очереди – твердотельный накопитель Western Digital Blue WDS250G2B0B M.2 SSD 250 Гбайт. Его рабочая температура лежит в диапазоне 0-70°C, после чего по документации должен начаться троттлинг.

Искусственным путем нагрев SSD был доведен до 70°C, после чего запущенное приложение всегда закрывалось системой автоматически, оставив меня без итоговых результатов в AIDA64. Но мы уже знаем, как поступим в таком случае, и через термоскотч на все микросхемы были навешаны низкопрофильные радиаторы.

450x241  33 KB. Big one: 1200x643  193 KB

Данные изменения, не самые гуманные и фотогеничные, привели к заметным улучшениям.

Температура накопителя Western Digital Blue WDS250G2B0B, °C

AIDA64 Стресс-тест
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Кастомный корпус

Основные задача и нагрузка ложились на кастомный корпус, изготовленный с нуля. В данном вопросе мне очень помог наш энтузиаст КВАЙКЕР, который ведет профильную ветку на форуме.

После череды споров и решений было подготовлено техническое задание, а благодаря богатому опыту коллеги часть функциональности обрела новый смысл (выкладывать эскиз проекта в общий доступ я не решился). Спустя несколько недель КВАЙКЕР похвастался своим творением.

450x250  34 KB. Big one: 1500x835  313 KB

Какое-то время потребовалось на доработку и покраску, но итоговым вариантом мы остались довольны.

348x450  48 KB. Big one: 928x1200  298 KB

После получения корпуса я занялся его кастомизацией, благо было над чем работать. В первую очередь были наклеены пылевые фильтры, которые мне предоставил его создатель.

450x399  35 KB. Big one: 1500x1330  329 KB

Специальный выпил на дне конструкции предназначался для светодиодной ленты: на некоторых моделях, к примеру, ASUS ROG Strix B350-I Gaming диоды распаяны уже на печатной плате, в моем же случае использовалась Phanteks RGB Led Strip 400 mm, поставляющаяся с некоторыми моделями материнских плат MSI.

350x309  21 KB. Big one: 1200x1061  156 KB

С помощью прозрачного клея «Момент Кристалл» лента была зафиксирована на основании.

450x398  21 KB. Big one: 1500x1328  151 KB

Снизу она защищена специальной вставкой.

450x133  9 KB. Big one: 1200x354  54 KB

Преимущество клея «Кристалл» в том, что он легко наносится и снимается, не токсичен. И обладает запахом груши.

450x202  17 KB. Big one: 1200x539  89 KB

Светодиодная лента оснащена нестандартным разъемом, поэтому пользуемся кабелем-разветвителем.

450x334  26 KB. Big one: 1500x1112  171 KB

Очередная проблема появилась там, где ее не ожидали: кнопка упирается в коннектор RGB 4-pin на материнской плате, но это лишь косметические мелочи.

300x283  19 KB. Big one: 1000x830  165 KB 300x283  26 KB. Big one: 1000x943  180 KB

Другой нюанс намного сложнее: оказалось, мы с КВАЙКЕР не учли толщину порошковой краски, которая повлияла на размеры корпуса и толщину деталей, поэтому верхняя крышка стала закрываться сложнее, а кое-где пришлось снимать лишний слой.

450x290  21 KB. Big one: 1200x773  104 KB

Маломощные адаптер Realan lr1109 120W и блок питания AC-DC ADP-43AB Rev A1 150W были заменены на RGeek LD-A250WL 250W и AC-DC MJJC-12015A 180W.

450x262  22 KB. Big one: 1500x874  126 KB

Основные отличия следующие: мощность нового блока питания – до 180 Вт, а Pico PSU – по линии +12В обеспечивает до 192 Вт. Этого должно хватить на «раскочегаренный» AMD Ryzen 5 2400G.

300x205  14 KB. Big one: 1500x922  300 KB 300x205  9 KB. Big one: 1500x1032  181 KB

Забегая вперед скажу, что после трехчасового марафона в играх БП подозрительно нагрелся, что привело к его разборке. Увиденное меня расстроило, но это же китайская поделка!

450x266  32 KB. Big one: 1500x888  211 KB

Внутри лежала печатная плата явно от другой модели, благо хоть с более мощной катушкой.

300x153  18 KB. Big one: 1500x765  276 KB

На самой большой катушке значились значения «400V, 150uF», на другой – 2200uF и до 150°C. Крепление отсутствует, блок болтается.

300x115  32 KB. Big one: 1500x574  432 KB

С учетом того, как прогрелся китайский толстый пластик, элементам внутри не позавидуешь. Чтобы увеличить ресурс блока питания, я наклеил на радиатор термопрокладки, а в самом корпусе аккуратно насверлил отверстий для вентиляции.

Настройка и оптимизация

Основные напутствия сказаны, улучшения произведены, пора примерить нашему герою тело кастомного корпуса, который, к слову, так и не обзавелся названием! Придумывайте ваши прозвища малышу .

450x406  56 KB. Big one: 1500x1354  359 KB

Внутреннего объема хватает для установки всех важных компонентов, хотя лишних проводов с избытком.

450x390  76 KB. Big one: 1500x1301  413 KB

Поэтому проводим возможный кабель-менеджмент: к примеру, питание процессора 8-pin пропускаем через основание кулера, а провод подсветки – между Pico-PSU и модулями оперативной памяти.

450x407  79 KB. Big one: 1500x1360  444 KB

Начинаем примерку головной части корпуса с основной конструкцией.

450x271  28 KB. Big one: 1500x902  187 KB

После нескольких физических воздействий, а из-за краски толщина стенок увеличилась и закрыть ПК стало сложнее, наш герой обрел следующие очертания:

450x374  24 KB. Big one: 1500x1246  161 KB

Общий объем компьютера с процессором AMD Ryzen 5 2400G со встроенной графикой Radeon RX Vega 11 составляет 2.55 литра. Много или мало – судить вам, однако после первого завершенного проекта остается чувство недосказанности и появляется желание сделать лучше.

450x243  16 KB. Big one: 1500x809  122 KB

Для сравнения приведу фотографию мини-ПК с современным смартфоном и внешним блоком питания от того же компьютера .

450x344  30 KB. Big one: 1500x1148  192 KB

Благодаря фирменной утилите MSI Gaming APP подсветка RGB ленты настраивается согласно желаниям. В моем случае наиболее актуальным оказался белый цвет; правда, свечение отдает голубоватым оттенком. В реальности оно более насыщенное и рассеянное, нежели передает камера.

450x299  24 KB. Big one: 1500x996  183 KB

В таком варианте мы ожидаемо получили не только великолепный дизайн, но и высокий нагрев внутренних компонентов. Я забыл предупредить КВАЙКЕР о размере вентилятора и по общим очертаниям рассчитал корпус с расчетом на установку традиционного 120 мм, в то время как использовалась версия slim 92 мм. Поэтому кулер лишь едва засасывал свежий воздух, а далее гонял горячий по кругу.

Попытки приспособить различные модели не увенчались успехом: под руку шло все – от самых дешевых Deepcool Q120P до оборотистых Cooler Master, но все заканчивалось одинаково с заметным нагревом одних и тех же элементов.

450x217  43 KB. Big one: 1500x724  270 KB

Поэтому из подручных средств, благо внутри ПК этого безобразия никто не увидит, из рамки старого кулера (АМ2) была создана вытяжка высотой 25 мм под размеры классических вертушек. В таком случае система охлаждения Noctua NH-L9a функционировала как надо: забирала свежий воздух, который в свою очередь под давлением выходил через сквозные боковые прорези.

450x232  40 KB. Big one: 1500x773  249 KB

Данная конструкция и стала итоговой.

450x313  42 KB. Big one: 1500x1046  320 KB

Заключение

Вот и подошел к финалу цикл материалов, посвященный мини-ПК в роли игровой машины! Как это не парадоксально, но даже такой малыш на базе AMD Ryzen 5 2400G позволяет комфортно играть при 50-60 FPS в HD-клиенте World of Tanks на средне-высоких настройках со сглаживанием, но при минимальной растительности, чего я и добивался.

Корни основных оптимизаций, на которые пришлось пойти, кроются в нагреве процессора, твердотельного накопителя, подсистемы питания и, конечно же, в потреблении. Кстати, о последнем: несмотря на значение «TDP 65 W», вы должны понимать, что оно относится к штатному состоянию и предназначено для оценки эффективности системы охлаждения, а не блока питания. Реальные значения таковы (с небольшими пометками):

  • Default – процессор на штатной частоте 3600 МГц, с активной технологией Boost и напряжением 1.3-1.465 В; SoC – 1.01 В; DRAM – 2133 МГц при напряжении 1.2 В; другие параметры по умолчанию;
  • Пометка «N_» – предыдущее состояние с новыми изменениями.

В итоге мы получаем:

Энергопотребление всего стенда без монитора, Вт

Простой | WoT encore | Полный стресс-тест AIDA64
Меньше – лучше


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Наиболее оптимальным оказался вариант с разгоном процессора до 3800 МГц при напряжении 1.3 В с отключенным Boost, памяти – до 3400 МГц (с таймингами как на частоте 3200 МГц по калькулятору DRAM Ryzen Calculator). От оверклокинга iGPU пришлось отказаться, поскольку оно ведет к существенному росту потребления и нагрева VRM. В любом случае результатом я остался доволен.

450x308  30 KB. Big one: 1500x1027  214 KB

Многие коллеги спрашивали, буду ли я закрывать заднюю панель или нет. Пусть теряем в эффективном теплоотводе, зато получаем гармоничную, красивую и цельную конструкцию.

450x262  34 KB. Big one: 1500x872  250 KB

В завершение поблагодарю своих читателей за отзывчивость и желание создавать подобные проекты, а также коллег за дельные советы в кастомизации (по опыту с «большими братьями ПК»); их замечания пригодились и здесь, и отдельно товарища КВАЙКЕР за желание и помощь в создании подобного малыша!

Нефедов Петр aka Go.d-bq


Выражаю отдельную благодарность: в разработке корпуса – КВАЙКЕР; в подготовке материала – donnerjack.

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Страницы материала
  • Вступление, материнские платы MSI B350I и B450I, подсистема питания, скальпирование CPU, охлаждение VRM и SSD, кастомный корпус, настройка и оптимизация, заключение
Страница 1 из 1
Оценитe материал
рейтинг: 4.9 из 5
голосов: 80

Комментарии 73 Правила

Лента материалов раздела



Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают