Водяное охлаждение для Radeon X1900

Васильев Антон (Anton)

26.10.2006

Штатная система охлаждения видеокарточки X1900 известна своим шумом. Спасает только то, что обороты её турбины регулируются в зависимости от нагрузки на видеопроцессор и его температуры. Спасает, но только в режиме отсутствия нагрузки, а в современных играх и, не дай бог, при разгоне, рев турбины проявляется в полной мере. Хотя сторонние производители уже выпустили выпустили более удачные кулеры для этой карточки (Accelero X-2 от Arctic Cooling, например), они не устраняют проблему полностью. В то же время, существует радикальный способ устранения шума - переход на водяное охлаждение.

Помимо обеспечения тишины, системы водяного охлаждения позволяют существенно улучшить и охлаждение карточки. А это именно то, о чём она мечтала со дня своего изготовления. Инженеры ATI выбрали частоты работы графического ядра и памяти в расчёте на недостаточное охлаждение и высокую температуру. Поэтому на улучшение охлаждения и прохладу карточка благодарно откликается согласием работать на значительно более высоких частотах. Это совсем не повредит в современных и будущих играх, особенно при высоком разрешении монитора.

Системы водяного охлаждения могут быть очень разными, так, автор использует проточную водопроводную воду, но все их объединяет тот факт, что ватерблок для видеокарточки россиянину придётся изготавливать самостоятельно. К счастью, в последних моделях Радеонов графический процессор и микросхемы памяти расположены только с одной стороны платы, поэтому их можно накрыть одним общим радиатором. Различные модификации рассматриваемой карточки, продаваемые под разными названиями, имеют одинаковый дизайн, поэтому данная конструкция является универсальной.

Отметим, что за рубежом уже появились промышленные модели ватерблоков для видеокарточек. Это AlphaCool и Innovatek. Однако, маловероятно, что мы увидим их на прилавках наших магазинов.

Дело осложняется тем, что процессор выступает над поверхностью чипов памяти на 1,2 мм. Таким образом, ватерблок должен иметь как минимум две поверхности, различающиеся по высоте (уровню) на эту величину. Лучше всего изготовить подошву радиатора на фрезерном станке из толстой медной пластины, но за неимением его, я воспользовался медной пластиной толщиной 2,1 мм и ручным лобзиком с пилками по металлу.

Кликните по картинке для увеличения [108 KB]

На фото под буквой "a" показан внешний вид карточки со снятой системой охлаждения, а на плату под буквой "b" я положил готовую медную пластину, накрывающую микросхемы памяти. Для проектирования и разметки всех деталей удобно пользоваться не самой платой (чтобы не повредить), а распечаткой её фотографии. Качественные неискажённые изображения можно скачать из соответствующих обзоров на сайте IXBT.

Необходимо иметь в виду, что чипы памяти окружены большим количеством керамических конденсаторов. На моей карточке все контакты этих конденсаторов находятся ниже уровня поверхности микросхем, но запас столь мал, что любая деформация текстолита может привести к замыканию конденсаторов на радиатор. Таким образом, необходимо использовать прокладки на память, которые приподняли бы медную пластину. В штатном кулере использованы прокладки из теплопроводящей резины толщиной 2,2 мм. Это слишком много для не столь хорошо проводящего тепло материала, поэтому я использовал теплопроводящую резину толщиной 0,5 мм из комплекта охлаждения для системной памяти. Можно изготовить и металлические накладки, но мне хотелось сократить до минимума использование пачкающейся термопасты. Для охлаждения процессора я использовал медную позолоченную подошву от ватерблока ZM-WB3 от Zalman, которую пришлось немного доработать:

1. Высота дискового выступа на подошве сокращена с 2 до 1,4 мм. Для этого мне пришлось воспользоваться услугами токаря. Высота выступа вместе с прокладками на память (0,5 мм) и толщиной медной пластины соответствуют разнице высот поверхностей памяти и процессора: 1,2 = 2,1 + 0,5 - 1,4.
2. Толщина подошвы сокращена с 5 до 3 мм. Это сделано для уменьшения теплового сопротивления и для соответствия толщине плексигласовых пластин, использованных для изготовления корпуса ватерблока.

Подошва напаяна на медную пластину.

Кликните по картинке для увеличения [41 KB]

Так как я задумал изготовить корпус ватерблока из плексигласа и эпоксидной смолы, возникает проблема крепления к нему входного и выходного патрубков. Дело в том, что усилия, возникающие при натягивании на них силиконовых трубочек слишком велики для хрупкого пластика. Поэтому я припаял медные трубочки-патрубки непосредственно к медной пластине. Таким образом, все внешние усилия принимает на себя пайка. Для надёжности крепления и увеличения площади пайки трубочки сплющены до 6 мм, что соответствует двум толщинам использованного плексигласа.

На следующем рисунке показаны этапы сборки корпуса ватерблока из плексигласовых пластин.

Кликните по картинке для увеличения [82 KB]

Все три детали "a", "b", "с" и кружок "d" выпилены обычным ручным лобзиком и тщательно ошкурены грубой наждачной бумагой для повышения адгезии при склеивании их между собой и с медной пластиной при помощи эпоксидной смолы. Прорези в пластинах создают отверстия для протекания воды в нужном направлении, показанном розовыми стрелочками. В трубочках сбоку проточены щели, чтобы вода текла из них вбок, в соответствии с направлением стрелочек на рисунке. На самом деле, на фотографиях эпоксидки ещё нет, она пущена в дело непосредственно после съёмки. После отверждения смолы в готовом пакете были просверлены отверстия диаметром 3,5 мм для крепления всей конструкции на видеокарточку. Такой метод изготовления корпуса для ватерблока может быть использован и в более сложных случаях.

Конструкция получилась очень плоская и занимает теперь всего один слот. Честный один слот, так что соседний PCI разъём можно задействовать для установки другой платы расширения. Разумеется, пластина с разъёмами для подключения мониторов тоже была ополовинена. Для распиливания её необходимо сначала снять с карточки, а потом привинтить уменьшенную деталь обратно на место.

В результате того, что с карточки была убрана воздушная турбина, ухудшилось охлаждение импульсных ключевых стабилизаторов напряжения питания, накрытых узким алюминиевым пластинчатым стабилизатором. Нагрузка на стабилизаторы и их температура особенно возрастают при разгоне видеокарточки и вольтмоде ядра и памяти. Поэтому желательно изготовить отдельный ватерблок и для стабилизаторов питания. Это гораздо проще. Я выпилил длинную узкую медную пластинку и припаял к ней медную трубочку. Всё это видно на следующем снимке, демонстрирующем конструкцию в сборке.

Кликните по картинке для увеличения [218 KB]

На следующей картинке показана обратная сторона карточки.

Кликните по картинке для увеличения [57 KB]

Обратите внимание на стальной угольник с противоположной стороны платы. Под него подложены резиновые прокладки, которые расположены точно напротив чипов микросхем памяти, а служит он для того, чтобы предотвратить деформацию платы при затягивании крепёжных винтов. Благодаря ему все силы действуют только на прижимание памяти к ватерблоку. Аналогичные функции выполняет и алюминиевый уголок с обратной стороны стабилизаторов питания.

Рассматриваемая видеокарточка чрезвычайно удобна для разгона. Теперь нет нужды что-то паять. Вместо этого всеми напряжениями и частотами можно управлять программно, например, с помощью ATITool. Наблюдать значения напряжения, тока, температур и текущих частот можно с помощью последней версии RivaTuner. Определяя разгонный потенциал некоторого устройства я измеряю зависимость максимальной частоты работы от напряжения питания. Обычно такая кривая имеет восходящий участок, потом рост замедляется и останавливается. Остановка говорит о том, что дальнейший вольтмод не даёт выигрыша в разгоне. При ещё больших напряжениях кривая загибается вниз, что означает, что повышение напряжения приводит к уменьшению разгоняемости. Замедление и остановка роста связаны с нагревом кристалла. Это значит, что чем лучше охлаждение, тем больше разгон и больше выигрыш от вольтмода. Такие данные для моей Sapphire X1900 XTX с использованием описанного выше ватерблока приведены на следующем графике:

Кликните по картинке для увеличения [12 KB]

Хорошо видно, что рост частоты продолжается, хотя и замедляется даже при напряжении 1,6 вольта. При этом температура остаётся совершенно безопасной - 48 градусов. К сожалению, я не знаю, как программно поднять напряжение свыше 1,6 вольт. А может и не надо? От добра добра не ищут…

Остаётся подсчитать бонусы:

1. Совершенная бесшумность.
2. Возможность эффективно пользоваться вольтмодом.
3. Высокая разгоняемость.
4. Низкие температуры и, как следствие - надёжность.
5. Компактность. Карточка занимает только один слот.

В заключение автор благодарит команду Radeon.ru за обсуждение, правку и подготовку статьи к публикации.

Обсудить в конференции.