NH-P1 et systèmes passifs : les conseils de Noctua, en français

Après plusieurs années de travail, Noctua a enfin mis sur le marché son NH-P1, un dissipateur pour CPU destiné à être utilisé seul ou presque au sein d'un PC. Un produit qui nécessite quelques précautions détaillées dans un guide pour le moment uniquement diffusé en anglais. Nous l'avons donc traduit.

Dans la recherche pour un PC silencieux, les dispositifs passifs sont vus comme la solution ultime. Mais leur mise en œuvre n'est pas aisée, pour une raison simple : quelle que soit la forme du dissipateur placé sur la puce à refroidir, la chaleur générée doit être évacuée. Les calories ne disparaissent pas par magie. Sans ventilation assurant un certain flux d'air, elles peuvent s'accumuler au sein du boîtier et mener à la surchauffe des composants.

PC sans ventilation, c'est possible, mais...

Il est ainsi souvent conseillé d'opter pour un compromis dit semi-passif. Aucun ventilateur n'est allumé tant qu'un certain seuil de température n'est pas dépassé. Lorsque c'est le cas, la ventilation s'active. Pour limiter au maximum les nuisances sonores, il faut assurer un flux d'air important à basse vitesse, ce qui explique le recours à de gros ventilateurs en général. Ils doivent également être efficaces et positionnés de manière intelligente. 

Dans le cas des CPU, les constructeurs communiquent une valeur permettant de dimensionner les systèmes de refroidissement : le TDP (Thermal Design Power). Il s'agit d'une valeur thermique, exprimée en watts, indiquant le niveau de puissance qu'il faut être capable de dissiper sur le long terme pour que le processeur fonctionne sans problème.

Elle a néanmoins été dévoyée par les constructeurs et leur marketing, et n'a donc pas toujours de sens. Il est ainsi courant désormais de trouver des modèles avec un TDP aux alentours de 90/100 watts, mais capable de générer jusqu'au double, et dans tous les cas une valeur supérieure, de manière plus ou moins continue.

Lorsqu'il a conçu son NH-P1, Noctua a pris conscience de cet état de fait, comprenant que l'un des défis qui l'attendaient était de pouvoir expliquer à ses clients avec quels processeurs ce dissipateur pouvait être utilisé, dans quel contexte, s'il devait être ou non accompagné d'un ventilateur à basse vitesse, etc. 

Ainsi, pour accompagner sa mise sur le marché, l'entreprise autrichienne a diffusé une vidéo de montage, une liste de compatibilité des processeurs et boîtiers recommandés, ainsi qu'un guide de configuration. Ce dernier n'ayant été diffusé qu'en anglais, nous l'avons traduit pour aider ceux voulant sauter le pas dans leur démarche.

Les conseils de Noctua pour un système passif

1. Éléments à considérer avant de monter un système passif :

1.1. Monter un système avec refroidissement passif n'est pas aussi simple que pour un système classique. Pour des résultats optimaux, les composants doivent être sélectionnés avec plus de soin, et certains principes doivent être respectés. Bien que les recommandations suivantes et notre vidéo de guide de montage fournissent de bons éléments à suivre pour commencer, nous invitons les utilisateurs à expérimenter par eux-mêmes afin de trouver leurs propres composants préférés, améliorations et optimisations.

1.2. Les hautes températures sont inévitables pour le CPU : le refroidissement passif d'un CPU qui génère 80 watts ou plus nécessite un fonctionnement proche ou au niveau de ses limites thermiques (90/95°C pour les Ryzen actuels d'AMD, 100/115°C pour les processeurs actuels d'Intel).

Les CPU modernes disposent de mécaniques de throttling pour éviter la surchauffe, qui ne posent pas de problème, respectant les caractéristiques du constructeur, sans aucun risque d'endommager le CPU. Si vous voulez tirer le maximum de votre système passif, vous ne devez pas vous préoccuper du fait que votre processeur atteint ses limites thermiques lorsqu'il fonctionne à plein régime.

1.3. Passif ou semi-passif : Considérez la possibilité d'utiliser un ventilateur au sein du boîtier ou sur le dissipateur. Par exemple, le NF-A12x25 LS-PWM est presque totalement inaudible, mais augmentera significativement la marge de manœuvre du dissipateur et ses performances. Comme le ventilateur s'arrête lorsque le signal PWM est à 0 %, il peut être aisément configuré pour un fonctionnement semi-passif afin de n'être activé lorsque c'est nécessaire.

Ainsi, le système fonctionnera de manière passive la plupart du temps, mais vous apportera la flexibilité permettant de profiter au mieux d'un CPU puissant qui nécessite un flux d'air supplémentaire pour disposer d'un refroidissement adéquat lorsqu'il est utilisé à plein régime.

1.4. Le refroidissement passif fonctionne bien avec des charges de travail mixtes, non continues, qui ne sollicitent pas le dissipateur constamment, mais lui permettent de se refroidir de temps à autre. À l'inverse, ce n'est pas efficace pour des usages où le CPU est sollicité à 100 % sur de longues périodes comme le rendu 3D ou la compression vidéo. Par exemple, avec la plupart des CPU, le NH-P1 peut aisément encaisser les pointes de leur Turbo de manière intermittente, mais peut mal digérer des charges continues à des fréquences relativement basses.

1.5. Gardez à l'esprit que le châssis va être plus chaud dans son ensemble lorsqu'un système passif est sollicité. 

2. Sélection du boîtier : Choisissez un modèle avec une bonne convection naturelle, comme ceux présents dans notre liste de recommandations. Sinon, le dissipateur peut être utilisé sur une table de bench ou dans une configuration ouverte ainsi que dans des boîtiers équipés de ventilateurs (par exemple, un ou deux NF-A12x25 ULN ou NF-A12x25 LS-PWM peuvent être suffisants pour améliorer significativement les performances lorsque la convection naturelle n'est pas suffisante). Tous les boîtiers que nous recommandons pour une utilisation passive ont été testés de manière approfondie et fonctionnent correctement pour des systèmes passifs ou semi-passifs. 

Les critères de sélection clés sont les suivants :

2.1. Un flux d'air sans restriction, ouvert, depuis le bas vers le haut du boîtier.

2.2. L'air peut entrer par le dessous, par exemple grâce à des pieds hauts, un design décalé, etc. 

2.3. Un espace suffisant au-dessus du dissipateur afin que l'air chaud puisse se répartir dans le haut du boîtier.

2.4. L'air peut s'échapper par le haut du boîtier, par exemple via des trous de ventilation, une grille, etc.

2.5. Le volume d'air intérieur doit pouvoir être moyen ou élevé (les boîtiers compacts sont en général inadaptés).

2.6. Pas de panneau d'isolation sonore.

3. Sélection du CPU : Veuillez vous référer à notre liste de compatibilité pour choisir un CPU adapté à une utilisation avec le NH-P1 (avec une coche verte). Dans la liste, nous indiquons à quel point le NH-P1 peut être utilisé avec un CPU en particulier de manière passive ou semi-passive avec un ventilateur NF-A12x25 LS-PWM.

Notez que les indications fournies se basent sur des systèmes optimisés suivant nos recommandations dans leur ensemble, les résultats peuvent donc être moins bons si le système n'est pas optimal. Notez également qu'il est possible d'utiliser un CPU référencé comme étant compatible avec certaines restrictions (croix bleue), mais gardez à l'esprit qu'ils peuvent fonctionner sous leur fréquence de base s'ils sont utilisés avec une pleine charge continue, même dans un système optimisé.

Néanmoins, ils peuvent fonctionner sans problème dans un usage mixte ou des systèmes semi-passifs. Dans ce dernier cas, référez-vous aux indications de performances données pour l'utilisation avec un ventilateur NF-A12x25 LS-PWM afin de connaître les résultats attendus (coche verte ou coche verte avec turbo/overclocking).

Notez que toutes nos recommandations CPU sont basées sur des tests effectués dans une pièce avec une température ambiante de 22°C. Les résultats seront forcément moins bons si elle est plus élevée.

4. Sélection de la carte mère :

4.1. Refroidissement de l'étage d'alimentation : Choisissez une carte mère avec un bon étage d'alimentation équipé d'un refroidissement adapté (dissipateur, éventuellement une backplate). Comme aucun flux d'air n'émane de la zone du processeur, les cartes mères d'entrée de gamme sans dissipateurs suffisants sur le VRM peuvent rencontrer des problèmes (par exemple de surchauffe de l'étage d'alimentation, avec activation d'un throttling, même si la température du CPU reste raisonnable). 

4.2. Évitez les cartes mères compactes au format ITX ou Micro-ATX, préférez-leur un modèle au format ATX si possible.

4.3. Si vous souhaitez utiliser une carte graphique, sélectionnez une carte mère avec un espace suffisant entre le CPU et le premier port PCIe x16, ou connectez-la à un port secondaire avec au moins 8 lignes PCIe du CPU. Cela permettra d'installer la carte dans un emplacement placé plus bas, de manière à ne pas bloquer la convection naturelle.

5. Carte graphique :

5.1. Si vous n'avez pas besoin de performances GPU élevées, utiliser une partie graphique intégrée est préférable en raison de la chaleur générée par une carte graphique qui va réduire la convection naturelle de par sa présence sous le dissipateur.

5.2. Gardez à l'esprit que la chaleur générée par le GPU viendra augmenter la température du CPU

5.3. Lorsque vous sélectionnez un modèle de carte graphique, optez pour un modèle entièrement passif si possible. Avec la montée en température à l'intérieur du boîtier, les cartes à ventilation active vont démarrer leurs ventilateurs bien plus souvent que dans un système classique, donc même si elles sont prévues pour un fonctionnement passif dans une configuration normale, cela ne sera sans doute pas le cas au sein d'un système passif.

5.4. Si le boîtier le permet, utiliser un support de montage de la carte graphique à la verticale peut être bénéfique, notamment avec des modèles haut de gamme qui sont généralement plus longs et peuvent bloquer le flux d'air au sein du châssis.

6. Alimentation : Optez pour un modèle passif si vous le pouvez. Bien qu'il soit également possible d'opter pour un modèle semi-passif surdimensionné (par exemple 850 watts lorsque 350 watts sont nécessaires), cela n'est conseillé que pour des boîtiers avec un compartiment isolé pour l'alimentation, puisque du fait de la température plus importante au sein du boîtier, une alimentation semi-pasive verra ses ventilateurs s'activer plus régulièrement.

7. Optimisation du boîtier et du flux d'air :

7.1. Les panneaux latéraux en aluminium ou en acier sont plus efficaces pour la dissipation de la chaleur que ceux en verre trempé. Les premiers sont conseillés pour une performance optimale.

7.2. Certains boîtiers permettent de retirer la partie supérieure (comme le Cooler Master SL600M), cela peut être très utile pour améliorer la convection naturelle. 

7.3. Si votre boîtier dispose de filtres au niveau des ventilateurs, retirez-les pour améliorer la convection naturelle.

7.4. Assurez-vous que les ouvertures dans la partie inférieure du boîtier ne sont pas obstruées pas des câbles et autres composants.

7.5. Les autres composants et câbles à l'intérieur du système peuvent réduire la convection naturelle, assurez-vous qu'ils ne bloquent pas le flux d'air. 

7.6. Orientation du dissipateur : Pour un système (semi-)passif au sein d'un boîtier format tour, assurez-vous que les ailettes du dissipateur sont à la verticale, afin que la convection naturelle puisse aisément les traverser. Si vous utilisez un ventilateur de boîtier, assurez-vous que les ailettes sont alignées avec le flux d'air au sein du boîtier.

7.7. Si vous ajoutez un ventilateur sur le dissipateur pour un fonctionnement semi-passif, gardez à l'esprit que le ventilateur arrêté réduira significativement le flux d'air passant à travers le dissipateur, ce qui peut réduire les performances du système passif de 3 à 5 watts. Installer un ventilateur sur le châssis au-dessus du dissipateur offrira le plus souvent un résultat similaire lorsque le ventilateur fonctionne, sans pénaliser la convection naturelle lorsqu'il est arrêté. Une telle configuration est donc le plus souvent préférable pour un fonctionnement semi-passif.

8. Considérations générales :

8.1. Les outils de stress du CPU tels que Prime95 génèrent des charges élevées mais irréalistes. Lorsque vous les utilisez, prenez en compte le fait que même des applications exploitant intensément le CPU comme celles pour du rendu 3D n'aboutissent pas à autant de chaleur générée. Le NH-P1 permettra donc d'obtenir des fréquences plus élevées avec des applications réelles.

8.2. Ne limitez pas le CPU à la chaleur maximale que le système de refroidissement peut encaisser de manière continue. Les CPU modernes exploitent leur mode Turbo lorsque leurs contraintes thermiques le permettent et s'adaptent automatiquement lorsque ce n'est pas le cas et qu'ils sont trop chauds. 

Cela signifie que tant qu'il y a des périodes de repos où le dissipateur peut se refroidir, il sera capable d'encaisser de courtes pointes de Turbo pendant lesquelles le CPU va dégager plus de chaleur que le dissipateur ne peut l'encaisser de manière continue. Nous vous recommandons de laisser le CPU s'adapter automatiquement plutôt que de chercher à fixer un TDP maximal au sein du BIOS/UEFI, ce sera la meilleure manière de vous assurer de profiter au mieux des performances de votre système avec des charges classiques, non continues.