Les consoles Sony Playstation sont parmi les plus performantes du marchés avec un excellent rendu pour les joueurs. les autres fabricants font des machines équivalentes, ici on va regarder l’inflation de la demande d’énergie et donc du management thermique de ces consoles.
Toute machine a un rendement, le plus simple c’est de prendre comme exemple une ampoule électrique avec un filament (une bonne vieille lampe à visser ou baïonnette).
si on achète une ampoule de 100 watts : seulement 8 watt vont être transformés en lumière visible, 73 watts en infrarouge (attention ça chauffe en rayonnant), et 19 watts en chaleur sur le verre et la douille, le rendement n’est donc pas terrible => 8 watt de lumière pour 100 watt usés => rendement 8%
Si on prend un transformateur de PC de bonne qualité de 100 watt nominal, 95% de l’énergie va être transformée pour être utilisée dans le PC. soit 5 watts seulement de perte en chaleur. ici on est bien.
Pour les processeurs, surtout pour des applications propriétaires comme une console, difficile d’avoir l’information, seuls les fabricants comme Intel ou AMD donnent leur enveloppe thermique, ou TDP (pour (en) Thermal Design Power), du semi-
| PS5 | PS4 Pro | PS4 | PS3 | PS2 | |
| Puissance maxi absorbée par l’alimentation | 350W | Max 310W | Max 250W | Max 380W | ~50W |
| performance | 10.3 TFlops | 4.2 TFlops | 1.8 TFlops | 0.23 TFlops | 0.006 TFlops |
| Dimensions | 390x104x260 mm | 295×55×327 mm | 275x53x305 mm | 325x98x274 mm | 79x302x182 mm |
| Poids | 4.5 kg | 3.3 kg | 2.8 kg | 5 kg | 2.2 kg |
on voit que l’alimentation est devenue énorme pour suivre avec les performances. le système de refroidissement devra être capable de retirer au moins 100 watts de chaleur (estimation) pour 350 consommés au max.
à titre de comparaison, le processeur Intel Core i5-10600K f avec 6-core 12-thread a un TDP de 125 Watt, ici on a mieux, des SSD, des procs graphiques… les ventilos vont bien tourner…. encore faut il collecter la chaleur correctement à cœur et l’évacuer avec des caloducs de qualité.
Pour passer du processeur au dissipateur, Sony a fait le choix d’utiliser une variante de galinstan, c’est un alliage eutectique de gallium (Ga), d’indium (In) et d’étain (Sn) qui a a particularité d’avoir un point de fusion à -19°C… en termes clairs, cet alliage de métaux est liquide !
Avantage : un super contact entre le processeur et le dissipateur avec une conductivité thermique de 16 w/mK au moins environ suivant la recette.
Inconvénient : c’est liquide donc ça peut couler…. et comme c’est conducteur électriquement, si ça coule sur de électronique, c’est court circuit assuré… il faut donc bien jointoyer la zone pour éviter les fuites et surtout tenir dans la durée les cycles chaud froid. Pensez au Mercure, ce produit justement remplace le mercure dans les thermomètres ^^.
Au démontage effectué par l’Ingénieur de chez Sony, on voit tout de suite la qualité et la finition de cet assemblage de caloduc et ailette brasée (brazed fins zipper). on voit en haut à gauche les résidus et la zone de « mouillage » de ce fameux métal liquide. vu la puissance de la machine, un bout cuivré et des ailettes ne vont pas suffire à garantir un faible DeltaT (comment s’assurer que quand je souffle dans les ailettes du coin à gauche, j’enlève bien de la chaleur émise par le processeur qui se trouve en haut à gauche )
En retournant l’assemblage, on voit maintenant que la semelle cuivrée va collecter la chaleur des différents composants annexes, mais surtout que 4 gros caloducs en 6.35mm ou 8 mm vont être là pour collecter la chaleur et l’envoyer dans les ailettes pour soufflage. ce design est excellent thermiquement, mais ne convient pas aux environnement poussiéreux (table basse de salon, sous la télé…. il faudra prévoir un coup de bombe à air régulièrement pour eviter d’entendre les ventilateurs à pleins régimes et eviter un plantage sur une température de jonction Tj trop élevée)
on a donc de l’autre coté aussi 6 caloducs brasés (j’espère) ou collés à l’époxy (moins bien) pour la zone d’évaporateur. on notera que la pièce de liaison est un peu courte. peut être un problème de place, on voit que l’on transmet la chaleur que sur une petite partie, on pourrait avoir la pièce en aluminium 8 mm plus longue sur la droite pour améliorer l’évaporation et ainsi augmenter l’inertie thermique durant les phase de jeu qui demande du calcul.
par expérience, on est contre les caloducs aplatis, car la performance est moindre, en effet on passe plus de chose dans un tube rond qu’un tube pincé. on voit ici que l’aplatit (Performance degradation of flattened heat pipes) est vraiment très faible, le caloduc du bas est collé ou brasé sur toute la semaine pour isothermaliser un maximum et donc opérer comme une chambre de vapeur dans la limite de ses capacités.
on peut noter la semelle cuivre , pour commander beaucoup de systemes en Asie avec des semelles « cuivres », beaucoup sont en fait en aluminium revêtu d’un traitement de surface effet cuivre.
Le cuivre c’est lourd et cher mais ça conduit la chaleur à 380 W/mK alors que l’aluminium classique 6061 conduit la chaleur à 180 W/mK mais c’est léger et beaucoup moins cher. on voit sur la droite le poinçonnage avec un taraudage qui ne nous dit pas si on visse dans du cuivre ou de l’aluminium. on notera que les ailettes sont au dessus d’un vide, il y a peut être une astuce dans le cheminement des caloducs…
En tout cas c’est un très beau projet de Sony, les performances seront surement au rendez vous.
on n’aborde pas la partie ventilateur, le soufflage est certes important, mais la collecte de la chaleur aux CPUs l’est encore plus, si vous avez une bonne collecte des calories au niveau composants, il sera facile de les souffler au niveau équipement ou au niveau système.
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