Le Raspberry Pi 4 est une mise à niveau indéniable par rapport aux ordinateurs Raspberry Pi précédents en termes de performances, mais les performances ont un coût : consommation d’énergie accrue, et donc augmentation de la génération de chaleur du SoC BCM2711B0 en son cœur. Sans une certaine forme de refroidissement après-vente, l’étranglement thermique se produit en aussi peu que trois minutes et demie.
Heureusement, la communauté Raspberry Pi est prête avec des solutions – telles que le Pimoroni Fan Shim ou le dissipateur thermique entièrement passif, tous deux compatibles avec la dernière conception de boîtier en couches Pibow de la société et avec suffisamment d’espace pour prendre en charge l’utilisation de la plupart des matériels attachés sur le dessus (HAT) les compléments. Ensuite, il y a la tour de glace, conçue par 52Pi et vendue via Seeed Studio, qui est… eh bien, nous y reviendrons.
Apprivoiser la chaleur
Pour de nombreux utilisateurs, un Raspberry Pi 4 fonctionne parfaitement bien sans aucun refroidissement supplémentaire. Le problème survient lorsque vous exécutez une charge de travail qui sollicite le CPU et/ou le GPU pendant plus de trois minutes et demie environ. Après cette période, le SoC a atteint sa température de fonctionnement supérieure de 80 degrés Celsius – à quel point il descendra automatiquement à 1 GHz par rapport au 1,5 GHz d’origine. Si la charge de travail continue, le SoC continuera de rebondir entre un fonctionnement à pleine vitesse et à vitesse réduite jusqu’à ce qu’il ait la possibilité de se refroidir.
Pour obtenir des performances de pointe soutenues, la température du SoC doit être maintenue en dessous de 80 degrés Celsius. Il existe des approches pour y parvenir – si vous excluez de le plonger dans de l’huile minérale ou de verser de l’azote liquide dessus, de toute façon : convection forcée, comme avec le Pimoroni Fan Shim, ou surface accrue, comme avec le Pimoroni Heatsink. Ensuite, il y a l’option nucléaire : combiner les deux.
La tour de glace arrive
La tour de glace 52Pi s’inspire des ensembles dissipateur thermique et ventilateur (HSF) de type tour à pile unique qui dominent le marché des ordinateurs de bureau. Une fois déballé de la boîte – qui comprend un trio de tampons de matériau d’interface thermique (TIM), au cas où vous auriez besoin de le retirer et de le rattacher à l’avenir, des supports de montage et des accessoires pour le Raspberry Pi 4 et le Raspberry Pi 3 modèle B/ Modèle B+, un petit tournevis et un manuel petit mais en couleur – il semble, par rapport à ses inspirations de bureau, absolument minuscule.
Une fois installée sur un Raspberry Pi, cependant, la tour de glace semble massive. Fière de la planche de pas moins de 60 mm, la tour de glace comprend un seul caloduc en cuivre de 6 mm de diamètre plié en forme de U pour passer à travers une pile de dissipateurs thermiques en aluminium à 26 ailettes – bien que, comme l’atteste la nature légèrement bancale des ailettes, c’est un simple ajustement par friction. À la base du U se trouve un bloc en aluminium qui sert de plaque de contact pour le SoC qu’il est conçu pour refroidir, le caloduc étant en contact direct au centre. À l’avant se trouve un ventilateur de 40 mm en plastique transparent, équipé – pour une raison quelconque – de LED bleu vif.
L’installation elle-même est assez simple : le support de montage en deux parties est fixé à la base du dissipateur thermique avec une paire de vis, puis quatre piliers de montage fixés au Raspberry Pi. Le dissipateur thermique et les supports sont ensuite abaissés sur ces piliers et fixés avec quatre petits écrous avant que les deux câbles d’alimentation du ventilateur – 5V et masse – ne soient connectés au port GPIO du Raspberry Pi. Pour ceux qui veulent utiliser des HAT, alors, la tour de glace n’est pas une option facile : même si vous êtes prêt à utiliser un câble pour déplacer physiquement le HAT hors du chemin de la tour de glace comiquement haute, le câble d’alimentation obtiendra sur le chemin à moins que vous ne soyez heureux de le raccorder manuellement.
Performances prêtes à l’emploi
Si vous suivez les instructions à la lettre, la tour de glace fait fonctionner son ventilateur à partir de l’alimentation 5V du Raspberry Pi via l’en-tête GPIO. Il n’y a pas de contrôle logiciel ; contrairement au Pimoroni Fan Shim : le ventilateur de la tour de glace est actif tant que le Raspberry Pi lui-même est sous tension, tout comme ses LED bleues étonnamment brillantes. Le ventilateur est configuré, comme d’habitude pour les refroidisseurs de style tour, pour pousser l’air à travers la pile d’ailettes, et est clairement audible lors de l’utilisation.
Dans une température ambiante de 28 degrés Celsius, soit près de quatre degrés de plus que le test original d’un Raspberry Pi 4 sans refroidissement supplémentaire, la tour de glace n’a aucun mal à maintenir le SoC au frais : à aucun moment, même vers la fin du run, le La température du SoC – mesurée à l’aide d’un capteur interne – atteint plus de 46 degrés Celsius. C’est un résultat encore meilleur que celui géré par le Pimoroni Fan Shim, qui a culminé juste en dessous de 55 degrés Celsius dans le même test. Cependant, les LED du ventilateur augmentent la consommation d’énergie de la tour de glace : le ventilateur consomme environ 0,7 W par rapport aux 0,6 W du Fan Shim, qui n’a qu’une seule LED RVB programmable par l’utilisateur.
Un regard sur le Raspberry Pi 4 avec Ice Tower installé sous une caméra thermique montre une différence spectaculaire par rapport au même Raspberry Pi sans refroidissement après-vente. L’ensemble de la carte – les parties visibles sous la majeure partie du dissipateur thermique, de toute façon – est visiblement plus froide, même si le flux d’air traverse la pile d’ailettes et n’atteint jamais le PCB. Le message est clair : refroidissez le SoC, la plus grande source de chaleur sur la carte, et vous refroidissez l’ensemble du Raspberry Pi.
Le son du silence
Bien que le ventilateur de la tour de glace ne soit pas extrêmement bruyant, il peut devenir un peu irritant. Il existe une solution rapide : déplacer le câble d’alimentation rouge d’une broche 5V sur l’en-tête GPIO du Raspberry Pi vers la broche 3V3 à la place. Cela réduit à la fois la vitesse du ventilateur, et donc son bruit, et la luminosité des LED, au prix de pousser moins d’air à travers la pile du dissipateur thermique.
À 3,3 V, la tour de glace gère toujours la charge de travail de test intensive de dix minutes du CPU et du GPU. Bien que les températures soient, sans surprise, plus élevées qu’avec le ventilateur fonctionnant à pleine vitesse, elles ne dépassent jamais 50 degrés Celsius – bien en dessous du point d’étranglement du SoC.
Pour ceux qui recherchent un silence absolu, cependant, il existe une autre option : retirer complètement le ventilateur. Il est maintenu sur le dissipateur thermique de la tour de glace avec quatre petites vis et peut être rapidement retiré en ne laissant derrière lui qu’un ensemble de points de montage qui reposent fièrement sur la pile d’ailettes proprement dite.
Éviter l’étranglement tout en refroidissant de manière totalement passive n’est pas facile : le dissipateur thermique Pimoroni n’a pas pu le gérer, bien qu’il ait essayé courageusement, avec les premières opérations d’accélération enregistrées à environ huit minutes et demie de charge soutenue. La tour de glace, grâce à sa surface et sa masse globale considérablement plus grandes, est une autre histoire. Même avec le ventilateur retiré, la tour de glace a maintenu le SoC bien en dessous du point d’étranglement avec une température maximale enregistrée de 68 degrés Celsius. Ce résultat impressionnant suggère qu’une tour de glace passive pourrait gérer même des charges de travail prolongées et prolongées, et lors de tests prolongés, la température du SoC, telle que mesurée à l’aide de capteurs internes, n’a jamais atteint plus de 70 degrés Celsius.
Conclusion
La tour de glace 52Pi est indéniablement impressionnante, mais elle a ses inconvénients. La perte de l’en-tête GPIO est un problème certain, tout comme le fait que la taille du dissipateur thermique signifie qu’il est peu probable que vous pressiez le Raspberry Pi dans l’un des boîtiers actuels sur le marché. À 19,90 $ de Seeed Studio, plus l’expédition depuis la Chine jusqu’à ce que les revendeurs à l’étranger récupèrent le stock, c’est un ventilateur coûteux à installer sur un ordinateur à 35 $.
Les lumières LED sont également un choix intéressant : il aurait été agréable de pouvoir les allumer et les éteindre séparément du ventilateur, et le contrôle logiciel du ventilateur aurait été un bonus supplémentaire.
Il y a peu de raisons de choisir la tour de glace 52Pi plutôt que le Pimoroni Fan Shim, qui maintient également un Raspberry Pi 4 suffisamment frais pour éviter l’étranglement thermique, même lorsqu’il est overclocké, mais coûte la moitié du prix et vous laisse de la place pour utiliser la plupart des HAT et des étuis. .
Si tout ce qui vous préoccupe est d’avoir les meilleures performances de refroidissement possibles, il n’y a pas grand-chose pour égaler la tour de glace 52Pi. Même les charges de travail les plus soutenues ne lui donneront pas de raison de transpirer, et il y a suffisamment de marge pour gérer un Raspberry Pi 4 overclocké ou un environnement d’exploitation plus chaud. Et si vous voulez un fonctionnement silencieux, le dissipateur thermique avec le ventilateur détaché est assez bon pour éviter l’étranglement.
Crédits image : Gareth Halfacree
Note de l’éditeur : une version antérieure de cet article indiquait que, sur une période suffisamment longue, la limitation était inévitable lors de l’utilisation de la tour de glace en mode passif ; des tests approfondis ont montré que ce n’est pas le cas, et dans un environnement en plein air, la tour de glace empêchera l’étranglement même sur des charges de travail de plusieurs heures.
