Montando 1 PC compacto SFF com Water Cooler Custom em TUDO e dissipadores caseiros!

Algum tempo atrás, postei aqui no site um worklog da minha máquina de uso diário, que se trata de um PC compacto, o tal do SFF, montada em um Silverstone Sugo SG-13 modificado para melhorar a circulação de ar, além de um loop de Water Cooler Custom para a CPU. Nesse artigo, irei mostrar como foi a expansão desse loop para a GPU e todas as alterações que foram necessárias para tornar isso realidade.

Apesar da modificação ter sido um sucesso, com as duas ventoinhas de 120mm melhorando bastante a circulação de ar, após um tempo de uso, ficou claro que a GPU ainda era um problema, com ar quente ficando empoçado naquela região do gabinete, contribuindo para temperaturas elevadas ali.

A instalação de duas fans de 40mm na parte superior do case serviu como paliativo contra o ar quente, o problema é que a máquina se tornou muito ruidosa e isso incomodava. Era necessária uma solução para esse problema e ela veio na forma do já existente Water Cooler Custom, que seria expandido para a GPU!

Apesar de parecer uma ideia a princípio genial, as dificuldades também seriam muitas, por exemplo, o radiador de 120mm daria conta de todo sistema? Daria para montar tudo isso dentro do compacto Sugo SG-13? Como ficaria a refrigeração do VRM e memórias da GPU? Após alguma pesquisa e medições, a resposta das duas primeiras questões acabou ficando no ‘Provavelmente sim’, mas o VRM e VRAM ainda eram um problema em aberto.

Até que veio uma ideia para resolver isso: Por que não fabricar dissipadores customizados em cobre? Apesar disso parecer loucura, trabalhar com cobre não é um bicho de sete cabeças, já que esse metal é relativamente fácil de ser trabalhado com ferramentas mais mundanas, além de ser bem maleável e poder ser soldado com estanho e um ferro de solda potente.

O primeiro passo seria a fabricação da base do dissipador, o qual foi usado uma chapa de 0.8mm, o que não é o ideal, já que uma base com mais material, leia-se, maior espessura, seria capaz de lidar melhor com o calor, além de ´´suavizar´´ possíveis picos de temperatura, contudo, acabei usando essa mesmo por já dispor do material.

Os cortes foram feitos com a dremel com base em medidas tiradas a partir do cooler original da placa, e após acabamento com uma lima, que acabou servindo como uma luva!

Mas uma chapa lisa não serve para dissipar calor, dito isso, um dissipador de 4870X2 serviu como doador das aletas, tendo parte cortada para servir ao seu novo propósito nesse projeto.

Além disso, também foi necessário confeccionar dissipadores para os VRM, os quais foram feitos usando a mesma chapa de 0.8mm, porém, com dissipadores de cobre avulsos, desses vendidos no AliExpress.

Com as chapas prontas, chegou a hora de soldar e o método é bem simples, usando fluxo de solda e estanho, os mesmos utilizados em eletrônica, entretanto, com um ferro de solda de mais de 130W para conseguir atingir a temperatura adequada. O processo consiste em limpar as duas superfícies com palha de aço, passar fluxo, solda e por fim, com o auxílio de uma morsa ou grampo C, basta usar o soprador térmico para derreter a solda e unir as duas partes na posição desejada.

Esse é o resultado com as peças prontas e com espaçadores de nylon de 1mm colados na base, que estão ali para manter a altura original, evitando possíveis problemas de compatibilidade.

Para a instalação na VGA, foi utilizado Thermal Putty Upsiren U6 nas memórias e thermal pads da Cooler Master no VRM. É bom lembrar que essa placa já havia sido modificada, com a inclusão de thermalpads na parte traseira do PCB, fazendo contato com o backplate, que é de metal.

Com a VGA pronta, o próximo passo é ajeitar o loop do Water Cooler, adicionando o bloco da GPU. Para dimensionar as mangueiras, o hardware foi montado no lugar, sendo dai possível corta-las no comprimento correto.

É bom lembrar que o propósito aqui é montar algo que pode ser reutilizado sem maiores mudanças, ou seja, a coisa foi pensada para conseguir remover a 6700XT em caso de manutenção ou upgrade, com um bloco universal versátil e que pode ser facilmente adaptado, caso necessário.

Além disso, a fan de 120mm x 25mm que estava sendo usada foi substituída por modelos slim de 15mm da Scythe, visando liberar um pouco de espaço interno. Para compensar a menor pressão estática, foi utilizado uma configuração push-pull e por isso, foi necessário modificar a frente do Sugo SG-13 para possibilitar a instalação de uma fan slim frontal.

Uma das abas de fixação da frente acabaram se quebrando no processo, o que rendeu um baita trabalho extra ‘fabricando’ outra peça similar, colada no lugar com a boa e velha araldite. A ‘restauração’ felizmente foi bem sucedida! Seria muito triste ter que usar o gabinete sem a frente. =P

Outra ideia foi a inclusão de um discreto botão de Clear CMOS na traseira do gabinete, assim, ele se tornou facilmente acessível, eliminando a necessidade de abrir o PC e remover a GPU para acessa-lo.

Com quase todos componentes no lugar, chegou a hora de ligar de forma improvisada para verificar se tudo estava funcionando a contento, o que felizmente aconteceu! Ele vive! 😀

Além do funcionamento, esse primeiro boot foi útil para verificar se estava tudo certo com os dissipadores, além de fazer algumas medições e testes rápidos de temperatura, afinal, melhor fazer isso antes do que depois que tudo tivesse pronto.

Aqui é possível ver como ficou a máquina com todas as peças no seu devido lugar, faltando apenas as ventoinhas das laterais.

A modificação com as duas fans de 120mm continua firme e forte, mas além dela, foram instaladas duas 80x10mm no lado oposto, conferindo fluxo de ar direto na GPU e nos nossos dissipadores caseiros.

Máquina pronta e no lugar, agora é só testar!

Hardware utilizado:

CPU: AMD Ryzen 9 7900 (Obrigado AMD!)

MOBO: GIGABYTE B650I Aorus Ultra

RAM: 2x16GB Teamgroup Vulcan DDR5-6000 CL38 (Obrigado Teamgroup!)

GPU: Powercolor RX 6700 XT Fighter

PSU: Corsair SF450 Platinum

COOLER: Barrow LTPRP-04 + Barrow Dabel-60A 120 + Barrow Black EPDM + Freezemod GPU Block + 2x Scythe Kazeflex Slim 120mm

SSD: Kingston KC3000 2 TB (Obrigado Kingston!) + Netcore 2 TB (Obrigado Netcore!) + Hikvision E3000R 1 TB

Objetivo dos testes:

Verificar com os dissipadores customizados para RX 6700 XT se saem, além do próprio desempenho do loop de Water Cooler Custom no Silverstone Sugo SG13. Mais detalhes sobre os testes constam nos textos a seguir.

Resultados:

Ajustes:

A primeira coisa feita após a montagem e instalação do sistema, foi o ajuste da curva de rotação das fans, apesar dessas fans Scythe serem bem menos ruídosas do que a que usava anteriormente, ainda são perceptíveis com rotação máxima. Abaixo é possível ver como ficou o ajuste, lembrando que essa placa-mãe toma como base a leitura do Tctl para o ‘funcionamento’ da curva.

Além disso, foram feitas diversas otimizações com PBO, que está com os mesmos valores usados nas CPUs de 105W, com CO em -12 para o CCD0 e -25 para o CCD1, FCLK em 2133 MHz, RAM @ 6000 MT/s CL30 UCLK 1:1 e ajustes finos em algumas tensões, por exemplo, o VDDSOC, que ficou estável com apenas 1.1V.

Já para a RX 6700 XT, foi feito undervolt usando o MPT, reduzindo a tensão padrão de 1150mV para 1085mV, o que ainda é bom para atingir frequência entre 2600 e 2700 MHz nos jogos, com uma redução de pouco mais de 40W no consumo.

Temperatura:

Para registrar as temperaturas da CPU e GPU, foram utilizados dois cenários distintos:

• Rodando o stress test do Furmark tanto para CPU quanto para GPU

• Jogando Horizon: Forbidden West

Ambos os cenários foram monitorados por meia hora usando o HWiNFO, além de usar o ElmorLabs KTH-USB para registrar a temperatura ambiente, que foi de 27.8 ºC para o teste do Furmark e 26.6 ºC para o HFW.

No primeiro cenário, a temperatura média da CPU estancou nos 90^oC após um tempo e ficou ali até o final, o que está dentro do normal para Ryzen 7000 com 2 CCDs com as configurações utilizadas, onde a frequência dos núcleos oscilou entre 4850 e 4950 MHz, ou seja, completamente aceitável.

Já a GPU teve pico de 64 ^oC com Hot Spot em 84 ^oC, isso para um GPU Core Power (apenas GPU) de cerca de 145W.

A dissipação total que o Water Cooler teve de lidar é de cerca de 250W e com isso a temperatura do ar da exaustão, com termopar a 8 cm da frente do case, foi de 52.1 ^oC. A rotação das fans ficou pouco acima dos 1600 rpm, com ruído audível mas ao menos subjetivamente, em níveis muito mais toleráveis do que antes, com margem para futura otimização.

Já no segundo cenário, por se tratar de um jogo que não usa todos os 12 núcleos da CPU, o CCD0 ficou com temperaturas mais elevadas do que o CCD1 por conta do boost mais agressivo com frequências entre 5400 e 5500 MHz, de todo modo, sempre dentro dos limites de temperatura.

Por outro lado, a GPU teve pico de 61 ^oC e Hot Spot em 75 ^oC, o que é bem tranquilo e mostra que esse loop ainda tem margem para uma placa ou mesmo overclock mais forte, trabalhando nos 2800 MHz máximos impostos pela AMD. Lembrando que a rotação das ventoinhas ficou em níveis mais baixos nesse cenário, já que a temperatura da CPU foi menor e é esse sensor que ele toma como referência.

Já a VRAM, ficou com temperatura oscilando na casa dos 80 ^oC, isso com as duas fans de 80x10mm trabalhando com cerca de 40% da rotação máxima (~1500 rpm), o que se não é lá muito brilhante, dá para dizer que está dentro do aceitável e usável a nível de uso diário, bom para uma primeira tentativa.

Apesar de OK com jogos, ao testar uma aplicação que faz uso MUITO mais severo do VRAM, como por exemplo, mineração de criptomoedas usando o algoritmo do Ethereum, chegou-se aos 90 ^oC depois de algum tempo, ou seja, ainda existe muita margem para melhora em uma próxima tentiva. 🙂

Além disso, não foi observado ar quente empoçando dentro do case, eliminando a necessidade dos infames e ruidosos fans de 40 mm na parte superior, efetivamente resolvendo esse problema.

Conclusão:

A ideia de incluir a GPU no loop do Water Cooler do Silverstone Sugo SG-13 se mostrou bastante feliz apesar da complexidade, afinal, foi necessário fabricar dissipadores customizados para memórias, VRM, modificar a frente do gabinete e também pensar com cuidado cada etapa da montagem para que tudo acabasse bem.

Os resultados foram bastante promissores, com a CPU e GPU trabalhando com boa margem nas temperaturas e o radiador de 120 mm x 60 mm dando conta do recado desse hardware sem maiores dificuldades. Os níveis de ruído, ao menos em uma avaliação subjetiva, ficaram bem mais aceitáveis em carga e MUITO melhores em idle.

O dissipador caseiro da VRAM se mostrou OK para uso ´civil´, mantendo a temperatura das memórias na casa dos 80 ^oC durante a jogatina, porém, falhando em uso intensivo, como mineração de criptomoedas. No geral, dá para dizer que ele passou de ano com ressalvas, servindo de grande aprendizado para uma próxima oportunidade.