Raspberry Pi 4는 성능 측면에서 이전 Raspberry Pi 컴퓨터에 비해 부인할 수 없는 업그레이드이지만 성능에는 대가가 따릅니다. 즉, 전력 소모가 증가하여 핵심 BCM2711B0 SoC에서 발생하는 열이 증가합니다. 어떤 형태의 애프터마켓 냉각이 없으면 열 조절이 3분 30초 만에 발생합니다.
고맙게도 Raspberry Pi 커뮤니티는 Pimoroni Fan Shim 또는 완전 패시브 방열판과 같은 솔루션을 준비하고 있습니다. 둘 다 회사의 최신 Pibow 계층형 케이스 디자인과 호환되고 대부분의 HAT(Hardware Attached on Top) 사용을 지원하기에 충분한 여유 공간이 있습니다. 추가 기능. 그런 다음 52Pi가 디자인하고 Seeed Studio를 통해 판매한 Ice Tower가 있습니다.
더위 길들이기
많은 사용자에게 Raspberry Pi 4는 추가 냉각 없이 완벽하게 작동합니다. 문제는 CPU 및/또는 GPU를 약 3분 30초 이상 고정하는 워크로드를 실행할 때 발생합니다. 그 시간이 지나면 SoC는 최고 작동 온도인 섭씨 80도에 도달했습니다. 이 지점에서 자동으로 기본 1.5GHz에서 1GHz로 다운클럭됩니다. 워크로드가 계속되면 SoC는 다시 냉각할 기회가 제공될 때까지 최대 속도와 저속 작동 사이를 계속 바운스합니다.
지속적인 최고 성능을 얻으려면 SoC의 온도를 섭씨 80도 미만으로 유지해야 합니다. 이를 달성하기 위한 접근 방식이 있습니다. 미네랄 오일에 담그거나 액체 질소를 맨 위에 붓는 것을 제외한다면 Pimoroni Fan Shim에서와 같이 강제 대류 또는 Pimoroni Heatsink에서와 같이 표면적이 증가합니다. 그런 다음 핵 옵션이 있습니다. 두 가지를 결합하는 것입니다.
아이스 타워가 온다
52Pi Ice Tower는 데스크탑 PC 시장을 지배하는 단일 스택 타워형 방열판 및 팬(HSF) 어셈블리에서 영감을 받았습니다. TIM(열 인터페이스 재료) 패드 3개가 포함된 상자에서 포장을 풀면 나중에 제거했다가 다시 부착해야 하는 경우를 대비하여 Raspberry Pi 4 및 Raspberry Pi 3 Model B용 마운팅 브래킷 및 액세서리/ Model B+, 작은 스크루드라이버, 작지만 풀 컬러 설명서 – 데스크탑에서 영감을 받은 것과 비교할 때 절대적으로 작게 느껴집니다.
그러나 일단 Raspberry Pi에 설치하면 Ice Tower는 거대해 보입니다. 60mm 이상의 보드를 자랑스럽게 생각하는 Ice Tower에는 26핀 알루미늄 방열판 스택을 통과하기 위해 U자 모양으로 구부러진 단일 6mm 직경 구리 히트파이프가 포함되어 있습니다. 그러나 핀의 약간 흔들리는 특성이 증명하듯이 간단한 마찰 적합. U의 바닥에는 냉각되도록 설계된 SoC의 접촉판 역할을 하는 알루미늄 블록이 있으며 중앙에서 직접 접촉하는 히트파이프가 있습니다. 전면에는 투명한 플라스틱으로 된 40mm 팬이 있으며 어떤 이유로 밝은 파란색 LED가 장착되어 있습니다.
설치 자체는 매우 간단합니다. 2피스 장착 브래킷을 한 쌍의 나사로 방열판 바닥에 부착한 다음 4개의 장착 기둥을 Raspberry Pi에 부착합니다. 그런 다음 방열판과 브래킷을 이 기둥 위로 내리고 팬용 2개의 전원 케이블(5V 및 접지)을 Raspberry Pi의 GPIO 포트에 연결하기 전에 4개의 작은 너트로 고정합니다. HAT를 사용하려는 사람들에게 Ice Tower는 쉬운 선택이 아닙니다. 케이블을 사용하여 HAT를 코믹하게 높은 Ice Tower에서 물리적으로 이동하려는 경우에도 전원 케이블은 수동으로 연결하는 것이 마음에 들지 않는 한 방해가 됩니다.
즉시 사용 가능한 성능
편지에 대한 지침을 따르면 Ice Tower는 GPIO 헤더를 통해 Raspberry Pi의 5V 전원 공급 장치에서 팬을 실행합니다. 소프트웨어 제어가 없습니다. Pimoroni Fan Shim과 달리 Ice Tower의 팬은 Raspberry Pi 자체에 전원이 있는 한 활성화되며 놀랍게도 밝은 파란색 LED도 마찬가지입니다. 팬은 타워형 쿨러의 경우와 같이 핀 스택을 통해 공기를 밀어넣도록 구성되어 있으며 사용 중 명확하게 들을 수 있습니다.
추가 냉각 없이 Raspberry Pi 4의 원래 테스트보다 거의 4도 더 높은 섭씨 28도의 주변 온도에서 Ice Tower는 SoC를 시원하게 유지하는 데 문제가 없습니다. 내부 센서를 사용하여 측정한 SoC 온도는 섭씨 46도 이상에 도달합니다. 동일한 테스트에서 섭씨 55도 바로 아래에서 정점을 찍은 Pimoroni Fan Shim이 관리한 것보다 훨씬 더 나은 결과입니다. 그러나 팬의 LED는 Ice Tower의 전력 소모를 증가시킵니다. 팬은 단일 사용자 프로그래밍 가능한 RGB LED만 있는 Fan Shim의 0.6W에 비해 약 0.7W를 소모합니다.
열화상 카메라 아래에 아이스 타워가 장착된 Raspberry Pi 4를 살펴보면 부품 시장 냉각이 없는 동일한 Raspberry Pi와 극적인 차이가 있음을 알 수 있습니다. 공기 흐름이 핀 스택을 가로질러 흐르고 PCB에 도달하지 않더라도 전체 보드(어쨌든 대부분의 방열판 아래에서 보이는 부분)는 눈에 띄게 더 차갑습니다. 메시지는 분명합니다. 보드에서 가장 큰 단일 열원인 SoC를 냉각하면 전체 Raspberry Pi를 냉각할 수 있습니다.
침묵의 소리
Ice Tower의 팬은 그다지 크지는 않지만 약간 짜증날 수 있습니다. 빠른 해결책이 있습니다. 빨간색 전원 케이블을 Raspberry Pi의 GPIO 헤더에 있는 5V 핀에서 대신 3V3 핀으로 옮기는 것입니다. 그렇게 하면 팬의 속도와 팬의 소음, LED 밝기가 모두 감소하지만 히트싱크 스택을 통해 공기를 덜 밀어내는 대가를 치르게 됩니다.
3.3V에서 Ice Tower는 여전히 10분 동안의 CPU 및 GPU 집약적 테스트 워크로드를 처리합니다. 온도가 당연히 최고 속도로 작동하는 팬보다 높지만 온도는 섭씨 50도를 넘지 않습니다. 즉, SoC의 스로틀 지점보다 훨씬 낮습니다.
그러나 완전한 침묵을 원하는 사람들을 위해 팬을 완전히 제거하는 또 다른 옵션이 있습니다. 4개의 작은 나사로 Ice Tower 방열판에 고정되어 있으며 핀 스택을 자랑스럽게 여기는 장착 지점 세트만 남기고 빠르게 제거할 수 있습니다.
완전히 수동적으로 냉각하면서 스로틀링을 피하는 것은 쉽지 않습니다. Pimoroni Heatsink는 용감하게 시도했지만 이를 관리할 수 없었습니다. 첫 번째 스로틀 작업은 약 8분 30초의 지속적인 부하에서 기록되었습니다. 극적으로 넓어진 표면적과 전체 질량 덕분에 아이스 타워는 이야기가 다릅니다. 팬이 제거된 상태에서도 Ice Tower는 최고 기록 온도인 섭씨 68도를 유지하면서 SoC를 스로틀 지점보다 훨씬 낮게 유지했습니다. 이 인상적인 결과는 패시브 아이스 타워가 확장된 지속 워크로드를 처리할 수 있으며, 확장 테스트에서 내부 센서를 사용하여 측정한 SoC 온도가 섭씨 70도를 넘지 않았음을 시사합니다.
결론
52Pi 아이스 타워는 부인할 수 없을 정도로 인상적이지만 단점이 있습니다. GPIO 헤더의 손실은 확실한 문제입니다. 방열판의 크기가 시장에 나와 있는 현재 케이스에 Raspberry Pi를 밀어넣을 가능성이 낮기 때문입니다. Seeed Studio에서 $19.90에 해외 리셀러가 재고를 픽업할 때까지 중국에서 배송비를 더하면 $35 컴퓨터에 장착하기에는 비싼 팬입니다.
LED 조명도 흥미로운 선택입니다. 팬과 별도로 조명을 켜고 끌 수 있고 팬의 소프트웨어 제어가 추가 보너스였을 것입니다.
Pimoroni Fan Shim보다 52Pi Ice Tower를 선택해야 하는 이유는 거의 없습니다. 오버클럭된 경우에도 Raspberry Pi 4를 냉각시켜 열 조절을 피할 수 있지만 가격은 절반이고 대부분의 HAT 및 케이스를 사용할 수 있습니다. .
가능한 최고의 냉각 성능만 걱정한다면 52Pi Ice Tower에 필적할 만한 것은 거의 없습니다. 가장 지속적인 워크로드조차도 땀을 흘릴 이유가 없으며 오버클럭된 Raspberry Pi 4 또는 더 따뜻한 운영 환경을 처리하기에 충분한 여유 공간이 있습니다. 그리고 조용한 작동을 원할 경우 팬이 분리된 방열판은 스로틀링을 방지하기에 충분합니다.
이미지 크레딧: Gareth Halfacree
편집자 주: 이 기사의 이전 버전에서는 충분한 시간 동안 Ice Tower를 수동 모드로 사용할 때 조절이 불가피하다고 밝혔습니다. 확장된 테스트 결과 그렇지 않은 것으로 나타났으며 야외 환경에서는 Ice Tower가 여러 시간의 작업 부하에서도 조절을 방지할 것입니다.
