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English version article is here (Ampere Altra/AltraMax AsRock ALTRAD8UD-1L2T Liquid Cooling System)
2024/01/31 Update: Ampere will have 2U passive cooler Making Arm Desktops Viable Ampere Altra Noctua NH-D9 AMP-4926 4U and NH-U14S AMP-4926
Ampere Altra/AltraMax CPU 最高單顆 CPU 是 128 核 ARM64 的 CPU,一般都是在伺服器主機上,但是伺服器主機非常不適合放在公司內或是家用,因為一般伺服器主機都會用高轉速風扇散熱,一般人是不能忍受這樣的噪音。伺服器主機板也不方便改裝到一般家用主機板,如果真的想要用,ADLink Ampere Altra Dev Platform 是一個不錯的解決方案,也有水冷的選項。
另一個解決方案就是 AsRock ALTRAD8UD-1L2T ,目前在 newegg 上架了,配合一個 Ampere Altra Q64-22 (64 cores 2.2G) 的 CPU,附贈一個 2U Passive 的散熱片,價格 US$1,500.- ,應該算便宜。但是送的是被動散熱,如果不想要裝一顆風扇到被動散熱上,想要改成水冷散熱,那看我這篇文章就對了。
本人習慣,在有可能造成危險的文章,會在文章前面加上宣言
* 本篇文章並非 Ampere, Newegg 或是其他任何文章內提到的商城及店家業配文,純屬個人紀錄
* 本文作者和部份這塊板子的生產有利益關係,特此揭示
* 作者是第一次接觸電腦系統水冷,內容可能不盡正確,請自行注意風險
* 本文並非 Ampere 或是 AsRock 官方文件
* 本人不對本篇文章的造成的任何影響負責任;例如看本人文章操作不當造成的損失等等
Ampere 系統主要是專攻 Cloud nativate CPU,所以直至目前為止,並沒有廠商生產一般用途的散熱系統。這個系統附贈的 2U Passive 散熱片是 Server 專用的,使用的是 Server 高速風扇散熱;雖然 newegg 附的是 Q64-22 ,功耗比較低,但是唯一的散熱方式就是拿電風扇直接吹,要不然就是卡一個8吋風扇在上面,這種散熱方案像我這樣的專業玩家是無法接受的
如果要進階散熱,一般的塔型散熱系統需要將主機板背面的夾具換掉,而且也要能跟這個板子的扣具相容,找到相容的塔型散熱難度可能也不小。考量到只能在正面鎖螺絲,那唯一能用的散熱系統就是水冷式散熱。所以我這段時間摸索出了一條可以用的水冷散熱解決方案,在此分享給想要踩雷的朋友們,或許這個做法也可以激發各位的創意。
接下來會在這篇文章內介紹要如何在 ALTRAD8UD-1L2T 板子上,搭建屬於 Ampere Altra 的水冷系統,理論上因為螺絲孔位一樣,所以 Ampere 其他的板子也可以用,但是本篇內容主要以 ALTRAD8UD-1L2T 為主,而本文亦會提到踩過的地雷或是採購項目。
準備
ALTRAD8UD-1L2T
上網可以找到這塊板子的規格,這些就不再重覆,但是一般人會比較迷惑的是,什麼是 Deep mATX ?
這個是 AsRock 自己的規格,是增加 mATX 的深度尺寸,保持 mATX 的寬度規格,以增加更多空間容納更多元件。這個特別的規格常見於 AsRock server grade 的主機板上。
機殼
一般機殼應該都可以。不過我這邊犯了一個錯誤,機殼買太小,我買的機殼是 Antec P110 Silent ,雖然有水冷孔位,但是這個機殼不適合加裝水冷,內部空間太小,沒有固定水泵的地方,Antec P110 水冷排無法放在上方,會卡到主機板,所以最後水冷排是放機殼前方
採購時,請找適合水冷的機殼,更極端一點可以考慮無機殼系統(希望下次更新可以更新無機殼系統)。
水冷機殼內部空間需求更大,要有地方放水泵,還有風扇放下去不會卡住。
有些一體式水冷的設計會比較小,比較不會有這個問題
水冷設備
水冷散熱有一些需要考慮的
* 軟管或是硬管(硬管比較適合有經驗的,壽命長,較美觀;軟體組裝方便,適合新手)
* 一體式水冷(廠商已經組裝好)或是分體式水冷(自組水冷系統)
因為一開始是研究如何建置水冷,所以一定是分體式水冷加軟管的組合。自組水水冷又會碰到一些問題,最主要的是不知道規格為何?
第一件需要確定的是水冷管大小,因為加購設備就是看水冷管大小,這會限制採購品項
目前主流有 二分(2/8’)、三分(3/8’)、四分(4/8’)水冷管,但是實際上在找產品的時候,會標為像 6*10(二分) 9.5*12.7(三分,有些會標 10*13) 另外還有 8*12 不知道對應到什麼,數字小的是內徑,數字大的是外徑 。三分又有分三分薄和三分厚,三分薄就是 10/13 ,三分厚就是 10/16 ,如果不是老手很容易在這邊搞錯。本文用的全部都是三分薄的系統
以上有英制和公制,要特別小心注意規格,像洩氣閥內徑規格就要用 G 1/4 規格的(目前大都是此規格)
確定好自己的內外徑之後,就可以採購需要的水冷套件
最少需要的是
CPU水冷頭*1
水泵*1
240寬冷排*1
12CM風扇*2
水冷液 500cc ~ 1000cc
水管 2M
散熱膏
洩壓閥
接頭:快速接頭*6 ,90度旋轉彎頭*(1~2個)
注水工具,放水工具(加水壺,大針筒,放水管)
可選:
流量計,水溫計(註:買這個要多買二個快速接頭)
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實測如果只針對 CPU 散熱,目前看起來 240 水冷排就夠,而三分薄提供了夠大的水流口徑。
如果管徑再小可以不太合適。
CPU水冷散熱頭
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這個頗麻煩的,我原來的規劃是買一個 50mmx50mm 的散熱片接到像右邊的散熱頭上。然後用圖中的夾具固定在 CPU 座上面,但是不出意外的就出了意外,這世界上沒這麼好的事情
1 ) 沒有 50mmx50mm 的水冷頭接頭,所以買的是 40mmx40mm 的接頭,小了一圈,散熱性能較差,幸運的是我根本沒機會測到散熱性能較差這步就失敗了
2) 我在這邊犯了一個錯誤,這種像是定製的水冷接頭都是 2/8″ 頭,但是我買的主要水冷系統是 3/8″ 的系統,完全接不上去,要就是要換頭,或是換系統;當然換頭比較便宜,所以選擇換頭
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接上去之後像是右邊這樣,這光看都覺得水會跑出來吧
所以我買了二分管想要接這個接頭,但是二分管是可以接上去沒錯,但是接不上我水冷的三分管系統。只能果斷放棄接定製水冷頭
最後的解法已經和這個接頭無關了
商用水冷頭
在裝的時候發現買的套件附的 Bykski CPU-XPH-T8 這顆 CPU 水冷頭加轉接夾具可以合上到 Ampere Altra 的底座,這簡直太棒了啊。省了非常多功夫
雖然是給 Intel LGA1700/LGA2066用的,所以它的孔位設計成非常彈性,這就給了我調整的空間。至於其他 CPU 的夾具有沒有可能可以用,應該也有可以用的,不過這邊我還沒機會試,如果你有試過可以告訴我。
而這個水冷頭的底座非常大,直覺告訴我散熱效果應該非常好,所以也並未去找其他合規的 CPU 水冷頭
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但是接下來又有另一個問題,這個水冷頭是 56mmx56mm ,而 Ampere Altra CPU socket 寬度為 55mm,這個水冷頭放不下。這時有二個選擇方案
1) 切割水冷頭讓它變小(還沒考慮高度問題)
2) 將熱從 CPU 接到水冷頭
第一個方案觀察了一下 CPU 工藝,覺得不可行,因為這顆水冷頭的厚度切下去會影響結構,更別提還要想辦法找到工具或是店家切割。
那就只能用第二個方案了,這個方案最簡單並且非常直覺的方式就是用矽膠導熱墊將熱拉上來
矽膠導熱墊 (thermal pad silicone)
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但是事情怎麼會像我這個笨蛋想的這麼簡單,先說結論,一般的矽膠導熱墊不適用於 Ampere Altra 這種 Power Monster ,所以完全不用考慮。這種矽膠導熱墊給小功率的 router/switch/nvme disk 等等或許有用,對大功率的 CPU 是沒有用的
圖中是 2mm 厚的矽膠導熱墊,而且要二層,因為高度就是這麼高,基本上這個只比不接散熱好一點點而已,所以別想了
至於市面上賣的高效率矽膠導熱墊有沒有用我就不知道了,如果手上有現成的可以試試,不過我認為成功機率很低
紫銅導熱片
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那現在一般的散熱是怎麼散熱呢?一般都是紫銅導熱管,這個散熱效率還不錯,newegg 附贈的 2U passive heatsink 就是使用這種導熱管散熱。所以如果可以客製散熱片,這樣不就解決問題了嗎?幸好我們旁邊就是世界最大的製造工廠,任何怪東西都可以客製,這樣一片非常便宜,瞬間解決了我的問題
紫銅導熱片的尺寸規格是
長x寬x高 = 64x54x4mm ,另外要倒 R5 的角
也可以量 2U passive heatsink 下面那一塊得到規格,放在原廠的散熱片上只能說尺寸一樣
工藝還真不錯,實際放下去也沒有問題
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組合
先放上紫銅導熱片,記得放之前塗散熱膏
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放上去之前再塗散熱膏
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合體
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其實這張圖左邊的管子我裝錯了,有空要再去買材料和快速接頭來換,但是現在就先這樣吧,撐一下。
全貌
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這樣就看得出來這機殼不好了,太擠太小影響風流,不能放在上面
購物
如果你是想學我的方案,我所有的零件都是從 Taobao 購入,我因為有測試還有多花錢
但是實際上應該 US$100, NTD$3,000 左右可以搞定整個散熱系統。
跟一個效率好的雙風扇塔扇差不多
水冷系統
watertiger定制台式机电脑分体式CPU显卡水冷软管套装冷散热器
進去後選單 CPU 水冷 240 冷排
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當初是看照片比較好看所以買這家的,但是誤打誤撞節省我很多摸索的時間。
這家也是將各家設備整合弄一套出來賣,但是東西用的還不錯,像水泵用的是 Enermax NEOChanger ,也是還不錯的水泵。如果夠熟是可以不用這些套件。
這個套件沒有洩壓閥,另外要多採購洩壓閥,還有依需求可以多買快速接頭
夾具
以下都在同一家採購,不用到處找,零件可以多買一點,免得到時候要找麻煩,時間成本遠高於零件成本。
电脑水冷头扣具卡具CPU显卡南北桥固定笔记本散热器压条五金夹具
選台式机CPU冷头扣具 *2
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M2 M3 M4不锈钢平头盘头螺丝钉水冷头水冷排机箱风扇安装长螺丝
固定 CPU 冷頭扣具和水冷頭的零件,這個可以依需求增加,以下是最低需求量
M3手拧螺母*4,M3*30 *4 ,M3垫片*4 ,M3六角螺母*4
电脑水冷水流计 液冷散热器流量器 流体温度观测器透明水流指示计 (option)
選: 3孔水流观测器 + 温度计
可有可無的東西,不過有比較好玩
測試結果
這套系統個人感覺相對安靜,不會吵
以下測試只是驗證水冷測試,並非正式的 performance test ,結果僅供建置水冷參考,並非測試 power consumption等結果
室溫 25 度
CPU : Ampere AltraMax 128-30
Run command : stress-ng –cpu 128 –iomix 128 –vm 128
Gentoo Linux kernel 6.6 ,CPU 溫度約在 67 度,Power consumption CPU 150W/ IO 19W
Ubuntu 22.04 kernel 6.2(?),CPU 溫度約在 72 度,Power consumption CPU 178W/ IO 20W
最後希望這篇文章有幫到躍躍欲試的你
後記
Newegg 還有上架另一個型號,只有主機板的版本,只賣US$849.-
ASRock Rack ALTRAD8UD-1L2T Deep Micro-ATX Server Motherboard Singel Socket (LGA 4926) Ampere Altra Max/Ampere Altra processors Dual 10G & 1G
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