Il Raspberry Pi 4 è un innegabile aggiornamento rispetto ai precedenti computer Raspberry Pi in termini di prestazioni, ma le prestazioni hanno un costo: maggiore assorbimento di energia e quindi maggiore generazione di calore dal SoC BCM2711B0 al centro. Senza una qualche forma di raffreddamento aftermarket, la limitazione termica si verifica in soli tre minuti e mezzo.
Per fortuna, la community Raspberry Pi è pronta con soluzioni, come il Pimoroni Fan Shim o il dissipatore di calore completamente passivo, entrambi compatibili con l’ultimo design della custodia a strati Pibow dell’azienda e con spazio sufficiente per supportare l’uso della maggior parte dell’Hardware Attached on Top (HAT) componenti aggiuntivi. Poi c’è l’Ice Tower, progettata da 52Pi e venduta tramite Seeed Studio, che è… beh, ci arriveremo.
Domare il caldo
Per molti utenti, un Raspberry Pi 4 funziona perfettamente senza alcun raffreddamento aggiuntivo. Il problema si presenta quando si esegue un carico di lavoro che blocca la CPU e/o la GPU per più di tre minuti e mezzo circa. Dopo quel lasso di tempo, il SoC ha raggiunto la sua temperatura operativa superiore di 80 gradi Celsius, a quel punto scenderà automaticamente a 1 GHz rispetto a 1,5 GHz di serie. Se il carico di lavoro continua, il SoC continuerà a passare dal funzionamento a velocità piena a quello a velocità ridotta fino a quando non avrà la possibilità di raffreddarsi.
Per ottenere prestazioni di picco sostenute, la temperatura del SoC deve essere mantenuta al di sotto di 80 gradi Celsius. Ci sono approcci per raggiungere questo obiettivo, se si esclude l’immersione nell’olio minerale o comunque il versamento di azoto liquido sopra: convezione forzata, come con il Pimoroni Fan Shim, o maggiore superficie, come con il Pimoroni Heatsink. Poi c’è l’opzione nucleare: combinare i due.
Arriva la Torre di Ghiaccio
L’Ice Tower 52Pi si ispira ai gruppi di dissipatori di calore e ventole (HSF) a torre singola che dominano il mercato dei PC desktop. Una volta estratto dalla confezione, che include un trio di pad in materiale di interfaccia termica (TIM), nel caso in cui sia necessario rimuoverlo e riattaccarlo di nuovo in futuro, staffe di montaggio e accessori per Raspberry Pi 4 e Raspberry Pi 3 Model B/ Il modello B+, un minuscolo cacciavite e un piccolo manuale a colori: sembra, rispetto alle sue ispirazioni desktop, assolutamente minuscolo.
Una volta installato su un Raspberry Pi, tuttavia, l’Ice Tower appare enorme. In piedi orgoglioso della scheda di non meno di 60 mm, l’Ice Tower include un singolo tubo di calore in rame di 6 mm di diametro piegato a forma di U per passare attraverso un dissipatore di calore in alluminio a 26 alette – sebbene, come attesta la natura leggermente traballante delle alette, è un semplice accoppiamento ad attrito. Alla base della U c’è un blocco di alluminio che funge da piastra di contatto per il SoC progettato per il raffreddamento, con il tubo di calore che crea un contatto diretto al centro. Nella parte anteriore c’è una ventola da 40 mm in plastica trasparente, dotata – per qualche motivo – di luminosi LED blu.
L’installazione in sé è abbastanza semplice: la staffa di montaggio in due pezzi è fissata alla base del dissipatore di calore con un paio di viti, quindi quattro pilastri di montaggio fissati al Raspberry Pi. Il dissipatore di calore e le staffe vengono quindi abbassati su questi pilastri e fissati con quattro piccoli dadi prima che i due cavi di alimentazione per la ventola – 5 V e terra – siano collegati alla porta GPIO del Raspberry Pi. Per coloro che vogliono usare gli HAT, quindi, l’Ice Tower non è un’opzione facile: anche se si è disposti a utilizzare un cavo per spostare fisicamente l’HAT fuori dall’Ice Tower comicamente alta, il cavo di alimentazione verrà in mezzo a meno che tu non sia felice di collegarlo manualmente.
Prestazioni fuori dagli schemi
Se segui le istruzioni alla lettera, l’Ice Tower fa funzionare la sua ventola dall’alimentatore da 5 V del Raspberry Pi tramite l’intestazione GPIO. Non c’è controllo del software; a differenza del Pimoroni Fan Shim: la ventola dell’Ice Tower è attiva finché il Raspberry Pi stesso è alimentato, così come i suoi LED blu sorprendentemente luminosi. La ventola è configurata, come di consueto per i dissipatori a torre, per spingere l’aria attraverso la pila di alette ed è chiaramente udibile durante l’uso.
In una temperatura ambiente di 28 gradi Celsius, quasi quattro gradi in più rispetto al test originale di un Raspberry Pi 4 senza ulteriore raffreddamento, l’Ice Tower non ha problemi a mantenere fresco il SoC: in nessun momento, anche verso la fine della corsa, il La temperatura del SoC, misurata tramite un sensore interno, supera i 46 gradi Celsius. E’ un risultato ancora migliore di quello ottenuto dal Pimoroni Fan Shim, che nello stesso test ha raggiunto un picco di poco inferiore ai 55 gradi Celsius. I LED nella ventola, invece, aumentano l’assorbimento di potenza dell’Ice Tower: la ventola assorbe circa 0,7W rispetto agli 0,6W del Fan Shim, che ha un solo LED RGB programmabile dall’utente.
Uno sguardo al Raspberry Pi 4 con Ice Tower montato sotto una termocamera mostra una differenza drammatica rispetto allo stesso Raspberry Pi senza raffreddamento aftermarket. L’intera scheda – le parti che sono visibili sotto la maggior parte del dissipatore di calore, comunque – è visibilmente più fresca, anche se il flusso d’aria scorre attraverso la pila di alette e non raggiunge mai il PCB. Il messaggio è chiaro: raffredda il SoC, l’unica fonte di calore più grande sulla scheda, e stai raffreddando l’intero Raspberry Pi.
Il suono del silenzio
Anche se la ventola dell’Ice Tower non è molto rumorosa, può diventare un po’ irritante. C’è una soluzione rapida: spostare invece il cavo di alimentazione rosso da un pin 5V sull’intestazione GPIO di Raspberry Pi al pin 3V3. In questo modo si riduce sia la velocità della ventola, e quindi il suo rumore, sia la luminosità dei LED, a costo di spingere meno aria attraverso il dissipatore di calore.
A 3,3 V, l’Ice Tower gestisce ancora il carico di lavoro di test intensivo di CPU e GPU di dieci minuti. Sebbene le temperature siano, non sorprende, più alte rispetto a quelle con la ventola in funzione a piena velocità, non superano mai i 50 gradi Celsius, ben al di sotto del punto di accelerazione del SoC.
Per coloro che bramano il silenzio assoluto, però, c’è un’altra opzione: rimuovere del tutto la ventola. È tenuto sul dissipatore di calore Ice Tower con quattro piccole viti e può essere rimosso rapidamente lasciando dietro solo una serie di punti di montaggio che si ergono orgogliosi della pila di alette vera e propria.
Evitare il throttling mentre si raffredda in modo completamente passivo non è facile: il Pimoroni Heatsink non è riuscito a gestirlo, anche se ci ha provato coraggiosamente, con le prime operazioni di accelerazione registrate a circa otto minuti e mezzo di carico sostenuto. La Torre di Ghiaccio, grazie alla sua superficie e massa complessiva notevolmente maggiori, è una storia diversa. Anche con la ventola rimossa, l’Ice Tower ha mantenuto il SoC ben al di sotto del punto di accelerazione con una temperatura massima registrata di 68 gradi Celsius. Questo risultato impressionante suggerisce che una Ice Tower passiva potrebbe gestire carichi di lavoro sostenuti anche estesi e, su test prolungati, la temperatura del SoC, misurata utilizzando sensori interni, non ha mai raggiunto i 70 gradi Celsius.
Linea di fondo
La 52Pi Ice Tower è innegabilmente impressionante, ma ha i suoi svantaggi. La perdita dell’intestazione GPIO è un problema preciso, così come il fatto che le dimensioni del dissipatore di calore significano che è improbabile che tu possa spremere il Raspberry Pi in nessuno dei casi attuali sul mercato. A $ 19,90 da Seeed Studio, più la spedizione dalla Cina fino a quando i rivenditori all’estero non raccolgono scorte, questo è un fan costoso da mettere su un computer da $ 35.
Anche le luci a LED sono una scelta interessante: sarebbe stato bello poterle accendere e spegnere separatamente dalla ventola, e il controllo software della ventola sarebbe stato un bonus in più.
Ci sono pochi motivi per scegliere l’Ice Tower 52Pi rispetto al Pimoroni Fan Shim, che mantiene anche un Raspberry Pi 4 abbastanza fresco da evitare il throttling termico, anche se overcloccato, ma costa la metà del prezzo e lascia spazio per l’uso della maggior parte degli HAT e delle custodie .
Se tutto ciò che ti preoccupa è avere le migliori prestazioni di raffreddamento possibili, c’è poco da abbinare alla 52Pi Ice Tower. Anche i carichi di lavoro più sostenuti non daranno motivo di sudare e c’è abbastanza spazio per gestire un Raspberry Pi 4 overcloccato o un ambiente operativo più caldo. E se vuoi un funzionamento silenzioso, il dissipatore di calore con la ventola staccata è abbastanza buono da prevenire lo strozzamento.
Crediti immagine: Gareth Halfacree
Nota del redattore: una versione precedente di questo articolo affermava che, per un periodo di tempo sufficientemente lungo, il throttling era inevitabile quando si utilizzava la Ice Tower in modalità passiva; test estesi hanno dimostrato che non è così e in un ambiente all’aperto l’Ice Tower preverrà il throttling anche con carichi di lavoro di più ore.
