Интервью c вице-президентом отдела проектирования PlayStation 5
17 октября интернет издание 4gamer.net опубликовало большое интервью с Ясухиро Отори – вице-президентом отдела механического проектирования PlayStation 5
Ясухиро Отори (Yasuhiro Ootori) является специалистом по дизайну корпуса и внутренней конструкции, в том числе, по дизайну системы охлаждения PS5.
Основная информация из видео с разборкой PS5
В первую очередь давайте систематизируем всё то что мы узнали из видео с разборкой PS5. Если вы не видели это видео, то для лучшего понимания изложенного материала, рекомендуется его предварительно посмотреть.
Номинальный размер PlayStation 5 составляет 104 (Ш) x 260 (Г) x 390 (В) мм при вертикальной установке. За счёт сложной формы, сужающейся к верху, фактический объём консоли составляет 7.2 литра для обычной PS5 и 6.4 литра для бездисковой версии.
На лицевой части корпуса располагаются стандартные разъёмы USB Type-А стандарта USB 2.0 и USB Type-C стандарта USB 3.2 Gen 2.
Специальная подставка, которая входит в стандартный комплект поставки, позволяет установить консоль как вертикально, так и горизонтально.
Боковые панели PlayStation 5 снимаются без использования инструментов. Под ними открывается доступ к массивному вентилятору и двум отверстиям пылеуловителей. С их помощью можно будет чистить СО при помощи обычного пылесоса.
Система охлаждения состоит из большого радиатора сложной формы с использованием жидкого металла в качестве термоинтерфейса.
Слот дополнительного SSD накопителя. Его размеры и охлаждение
Кратко рассмотрев устройство PlayStation 5, обратимся к г-ну Отори за подробными комментариями.
В PS5 можно будет использовать M.2 накопители работающие по PCIe 4.o, но существует несколько стандартных размеров плат M.2 SSD, какие из них будет поддерживать PS5?
PS5 поддерживает платы стандартного для M.2 накопителя размера – 22 мм в ширину и 30 мм / 42 мм / 60 мм / 80 мм / 110 мм в длину. Винты для крепления SSD накопителя поставляются в комплекте с консолью.
Некоторые M.2 SSD накопители оснащаются радиатором. Есть ли какие-либо ограничения при установке такого SSD в слот расширения?
Конструкция слота такова, что если высота радиатора составляет 8 мм или меньше от поверхности платы, то его получится установить.
Кроме того, ни для кого не секрет, что высокоскоростные твёрдотельные накопители могут очень сильно нагреваться в процессе работы. Как эту проблему решили в PS5?
Есть два выпускных отверстия в слоте расширения SSD. Сам слот расположен перед приточным вентилятором и охлаждается за счёт отрицательного давления создаваемого вентилятором.
Подставка. Вертикальная и горизонтальная установка
Подставку можно использовать как для горизонтальной, так и для вертикальной установки. На видео подставка показана в горизонтальном положении. Для чего предназначен этот вращающийся механизм?
Если вы внимательно посмотрите на эту подставку, вы увидите, что с обеих сторон на ней имеются скосы. При горизонтальном размещении этот наклон повторяет форму белой накладки. Поворот основания фиксирует центральную часть подставки с противоскользящей накладкой в верхнем положении и совмещает крючки зацепов с посадочными местами.
Будет ли разница в эффективности охлаждения в зависимости от вертикальной или горизонтальной установки консоли?
Это часто задаваемый вопрос. С точки зрения разработчика, разницы в охлаждающей способности при вертикальной и горизонтальной установке нет. Наверное, некоторые люди думают, что вертикальная установка должна иметь более высокую эффективность рассеивания тепла из-за эффекта «дымохода». Однако в системе охлаждения с активным вентилятором эффект «дымохода» находится на уровне погрешности измерения. Система охлаждения работает в соответствии со спецификациями как при горизонтальной, так и при вертикальной установке. Лично мне больше нравится вертикальное расположение, при котором логотип «PS» расположен правильно (смеется).
Почему PlayStation 5 такая высокая
Высота PS5 составляет около 390 мм, что делает её самой высокой консолью в истории PlayStation. Чем обусловлено такое решение?
Конструкторский отдел изначально задал определённый размер (примерный объём) исходя из которого мы проектировали конструкцию корпуса. С самого начала разработки были различные варианты компоновки, например вариант с уменьшенной высотой и увеличенной шириной. Но отдел дизайна попросил «сделать его тоньше в горизонтальном положении», и конструкция была сделана выше и уже по ширине.
На первый взгляд может показаться, что это решение продиктовано только дизайном, но это, конечно, не единственная причина. На самом деле, есть важный эффект, который можно получить, применяя такую конструкцию – это уменьшение количества монтажных плат. Если ширина большая, трудно разместить все компоненты на одной основной плате.
В Xbox Series X, например, применяется две монтажные платы.
С двумя платами стоимость производства и сложность конструкции системы охлаждения возрастают. В случае с PlayStation 5 требование к дизайну, ограничивающее высоту в горизонтальном положении и плюсы решения с использованием одной платы дополняют друг друга.
Использование жидкого металла в качестве термоинтерфейса
Следует подробнее остановиться на системной плате. В самой SIE принято называть лицевую сторону (на которой расположен процессор) – «стороной А», а противоположную сторону – «стороной Б». Для простоты, в дальнейшем будем называть их так-же.
Как уже отметили выше APU, который является центральным процессором, расположен на стороне А. Микросхемы флэш-памяти SSD расположены по три с обеих сторон, а модули оперативной памяти находятся на стороне Б.
Система охлаждения устроена так, что вентилятор одновременно продувает обе стороны платы. Материал лопастей вентилятора – стекловолокно (полибутилентерефталат). Преимущество этого материала в том, что помимо высокой прочности он обладает низким тепловым расширением. Количество лопастей рассчитывается исходя из баланса необходимого объема и давления воздуха.
Диаметр вентилятора составляет 120мм, а толщина 45мм. Такой внушительный размер позволяет достичь минимального уровня шума. Т.к. с использованием больших лопастей получается создать необходимое давление воздуха даже на минимальных оборотах.
Хотя номинальное значение шума вентилятора не разглашается, можно сказать, что он «тише, чем СО первых версий PlayStation 3 и базовой PS4 в нормальных условиях использования».
Есть ряд ограничений связанных с использованием жидкого металла в СО. Т.к. он является проводником, его утечка может привести к короткому замыканию. Кроме того, он очень агрессивен по отношению к алюминию, который зачастую используется в радиаторах. Мы потратили более двух лет на подготовку к решению этих проблем.
Радиатор в основном состоит из алюминия, но часть, контактирующая с процессором, представляет собой медный блок. Для предотвращения коррозии от контакта с жидким металлом этот блок покрыт серебром.
На видео с разбором можно увидеть прокладку вокруг кристалла процессора. По всей видимости она предназначена для предотвращения утечки жидкого металла.
Основная причина (использования ЖМ) – стоимость. Предположим, у вас есть система охлаждения, которая стоит 10 иен за термонтерфейс и 1000 иен за радиатор. Но если использовать в ней термоинтерфейс за 100 иен, то вы сможете получить такой же охлаждающий эффект, используя радиатор уже за 500 иен. Это направлено на снижение общей стоимости.
Охлаждение обратной стороны платы
На стороне Б платы PlayStation 5 так-же расположено много «горячих» элементов. Это модули GDDR6 памяти, система питания процессора и часть микросхем SSD памяти. Каким способом охлаждается эта сторона платы?
На самом деле, больше сложностей вызвало охлаждение стороны Б, так как на стороне А заранее предполагался большой источник тепла (смеется). Фактически, сторона B имеет теплотворную способность, сравнимую с APU PS4. В результате, было принято решение использовать экранирующую пластину в качестве радиатора.
По словам г-на Отори, защитная пластина сделана не из оцинкованной стальной пластины, как на стороне A, а из алюминия, который обладает отличной теплопроводностью и рассеиванием тепла.
Снаружи эта алюминиевая пластина оборудована небольшим радиатором, а на внутренней стороне, по ней проходит тепловая трубка. Основное назначение этой тепловой трубки – охлаждение цепей питания процессора.
Оптический привод и блок питания
Оптический привод полностью закрыт в металический кожух и это может показаться неэффективным с точки зрения отвода тепла, почему было принято такое решение?
Мы сделали упор на бесшумность и уменьшение вибрации. Привод создает определенный шум и вибрацию, когда оптический диск вращается с высокой скоростью. Оптический привод имеет такую конструкцию с целью уменьшения шума и вибрации. Кроме использования закрытого корпуса привода, в нём применяются виброподвесы на которых фактически привод висит внутри своего металлического кожуха.
Дальнейшее улучшение работы СО
Кроме основного датчика температуры расположенного на корпусе гибридного процессора консоли, на плате консоли расположены еще три термодатчика. Использование нескольких термодатчиков позволит более точно регулировать обороты вентилятора системы охлаждения.
Кроме того, в дальнейшем возможно обновление режимов работы вентилятора вместе с обновлением ПО консоли.
В дальнейшем, с появлением большего количества игр будут собираться данные о нагреве процессора для каждой из них. В будущем эти данные будут использоваться для оптимизации работы вентилятора.
-
6
Рекомендуемые комментарии