Melepas heatsink chip menganti heatsink CPU SoC kecil di Android TV

Perangkat kecil STB TV Box mengunakan heatsink kecil.

Beberapa perangkat memiliki suhu lumayan panas. Procesor Amlogic S905X normal bekerja sampai 80 deg.C, walau chip dapat bekerja sampai 100 deg.C.
Ketika panas, otomatis procesor ini akan menurunkan kecepatan.

Dampak STB panas, tampilan gambar mulai jitter, model STB lain kadang hang / berhenti bekerja.

Tidak hanya di STB, beberapa perangkat yang mengunakan chip procesor mengandalkan pendingin.
Termasuk peralatan rumah tangga, terkait transistor sampai chip dipasangkan heatsink.

Fungsi heatsink menyerap panas dari chip, dan melepaskan panas ke udara.
Penghantar antara chip dan heatsink, umum direkatkan dengan thermal paste.
Hal umum di procesor computer, notebook dan graphic chip mengandalkan penghantar panas.

Ada yang menyebut lembaran thermal paste, thermal tissue, dan thermal pad.
Fungsinya sama, menghantarkan panas, menjaga chip bekerja dengan suhu lebih stabil dan tidak kepanasan.

Disini kami melakukan percobaan saja, apakah menganti heatsink dapat mengendalikan suhu procesor kecil.
Mengingat banyak yang memodifikasi Android TV, dijadikan PC mini.

Idenya, apakah heatsink pendingin dapat dilepas / diganti.

Bagaimana membuka chip heatsink permanen.
Apakah thermal pad pada chip tidak usang, bila sudah terpasang 5-6 tahun disana.
Bagaimana dengan kemampuan penghantar panas, apakah thermal paste chip dalam kondisi baik.
Produsen mengunakan beberapa CPU untuk perangkat kecil, dari Amlogic, MediaTek, Realtek, Allwinner, Rockchip RK.

Ambil satu contoh, perangkat Android TV chip S905X.
Chip 1,5 cm persegi yang kecil, dibanding procesor PC 4cm.
Setelah beberapa tahun, kerja procesor Amlogic S905X dengan heatsink asli mencapai 50 deg.C, itu suhu normal.
Ketika diberikan beban, suhu meningkat 70 deg.C, walau panas tapi biasa saja.
Komponen lain ?, unit krusial DDR atau MMC apakah bertahan pada suhu tersebut.

Ruang sempit pada perangkat elektronik TV Box menjadi kendala mendinginkan kinerja procesor.

Android TV seperti model HG680P yang relatif murah dan dimodifikasi sebagai server, mini PC, bahkan bekerja 24 jam.
Lebih aman menganti heatsink bawaan HG680P dengan heatsink lebih baik.
Menjaga bila beban puncak server kecil tetap terkontrol, dan procesor bekerja lebih dingin dan panas tidak berdampak ke komponen lain.

Melepas heatsink permanen

Butuh waktu mempelajari  informasi melepas heatsink, karena banyak pendapat dan resiko.
Ada yang mengunakan asteon untuk melumerkan perekat, mengunakan benang, dipanaskan.

Tapi teknik paling masuk akal dengan memanaskan chip, teknik paling aman selama kita tidak memaksa melepas heatsink diatas chip.
Ingat "jangan dipaksa"

Ketika heatsink dipanas dengan hair dryer, atau chip bekerja dengan suhu tinggi.
Thermal pad perekat heatsink ke chip mulai melunak.

Indentifikasi perekat chip paling penting sebelum membuka.
Kondisi dingin, pastikan mencoba memutar, dan heatsink terlihat sedikit bergeser. Itu tanda pelapis penghantar panas dibawah chip tipe Thermal Pad.
Bila tidak, kemungkinan chip direkatkan dengan thermal adhesive permanen.
Pastikan sebelum membuka, karena thermal adhesive sulit dibuka, salah akan ruwet.

Panaskan chip, coba putar heatsink, dibutuhkan percobaan beberapa kali.
Teknik yang kami gunakan, membiarkan CPU bekerja full load, misal melakukan tugas compile program (digunakan sebagai server).
Suhu chip S905X dengan mudah naik ke 70 derajat.C lebih dalam waktu singkat.

Ketika panas chip naik, matikan perangkat, heatsink dicoba diputar.
Tidak dipaksa, membutuhkan "waktu percobaan" beberapa kali sampai thermal pad lepas.
Catatan, kesalahan memutar dengan memaksa, dapat merusak chip.

Setelah chip berhasil dibuka, pasangkan heatsink baru dan thermal paste lebih baik.

Menjaga suhu chip ternyata lain cerita

Heatsink lebih besar tidak menjamin temperature chip lebih dingin.
Dari 3 heatsink berbeda, dan 1 bahan tembaga, jenis thermal pad : GD900, Heatsink plaster dan 3M Thermal Tissue
2 percobaan terlihat suhu chip dapat terkendali di 60 - 65 deg.C, lebih rendah sebelumnya 70+ deg.C.

Heatsink tembaga menyerap panas (menghantar panas) paling efektif.
Tapi panas terakumulasi pada bahan tembaga yang kecil.
Pilihan pada heatsink dengan fin atau sirip tinggi. Walau ukuran kecil, desain heatsink ini lebih baik, dan procesor Amlogic S905X bekerja dibawah 70 deg.C.



Ruang sempit, memilih bentuk heatsink adalah kendala kedua.
Sirkulasi udara di dalam box tidak berdampak banyak dengan pendingin yang diganti. Lalu apa solusinya ?

Desain optimal pada heatsink pendingin procesor

Apa yang dipelajari dengan menganti heatsink untuk chip, hasilnya relatif
Suhu normal 46 deg.C idle turun ke 43 deg.C, Load CPU tertinggi 70 deg.C, turun ke 65 deg (tes tanpa fan).
Posisi perangkat dalam kondisi terbuka, agar udara lebih mudah keluar.

Menganti heatsik chip SOC

Heatsink tembaga sangat baik menghantar panas, tapi harus dibantu dengan ruang untuk melepas panas.

Heatsink aluminium panas memiliki efek yang sama, kemampuan menyerap dibawah tembaga.
Kendala, ukuran heatsink besar juga memanaskan komponen di sekitar, dan harus menyesuaikan ruangan yang ada dengan udara dingin masuk ke dalam case.

Tipe Thermal pad

Thermal paste dari CPU memberi dampak signfikan pada chip/
Thermal paste non-konduktif sangat disarankan. Misal mengunakan GD900 kemampuan 4,8Wmk produk murah saja.
Thermal tissue seperti lembaran tipis buatan 3M, membantu dengan instalasi lebih mudah dan merekatkan di atas chip. Dengan tingkat 0,6 - 1,6Wmk. Model di test 1.5Wmk dari 3M 9448A. Membutuhkan waktu daya rekat dan penghantar panas, sekitar 2-3 hari tapi batas suhu 70-90 deg.C (Continue)
Thermal Glue HM900 membutuhkan waktu walau disebut memiliki kondutif 0,975Wmk, sepertinya kurang efektif.
Thermal adhesive Star 992 membutuhkan waktu untuk merekat kuat, tapi daya hantar rendah 0.6Wmk.

Percobaan dari kombinasi thermal paste membutuhkan waktu beberapa hari, untuk memastikan yang mana paling efektif.

Dari beberapa percobaan heatsink dan bahan pengantar panas.
Suhu CPU dapat turun ketika idle, tapi tidak turun dibawah 60 deg.C full load.
Semua upaya pengantian heatsink membutuhkan beberapa perangkat, waktu dan biaya. Tapi hasilnya tidak signifikan.

Seperti apa perbedaan modifikasi heatsink pada chip, lihat pengukuran dibawah ini.

Heatsink adhesive permanen

Model lain ketika procesor direkatkan dengan thermal adhesive.
Model ZTE B860H V5 memiliki pendingin heatsink kecil, ukuran sirip pendingin lebih tinggi.
Ketika CPU Full Load mencapai 70 derajat Celcius (suhu ruang 30 deg.C) sama seperti S905X.
Idle, panas S905X2 mencapai 50 deg.C, juga sama seperti S905X.

Heatsink kecil ini sulit di lepas, karena direkatkan permanen.
Heatsink dipanaskan sampai 110 deg.C, juga tidak bergeser. Lebih panas itu sama saja merusak solder ball joint dibawah chip.
Resiko membuka dengan suhu panas, bersiko merusak pin dibawah chip.



Seperti bentuk dibawah ini, heatsink memiliki sirip lebih tinggi.
Kami mencoba permukaan pendingin dengan sistem tumpuk, siapa tahu berhasil mendinginkan CPU lebih rendah.



Mencari beberapa model heatsink, dan ditemukan bagian sirip yang sama seperti fin pendingin CPU.
Heatsink kedua ditumpuk diatas, dan perkiraan bagian yang kontak sekitar 40%.
Itu cukup untuk memperluas bagian heatsink yang kecil, dibantu heatsink kedua diatasnya.



CPU bekerja full load sekitar 65-66 deg.C, turun 4 deg.C, juga idle turun dari 50 deg.C ke 45 deg.C.



Video diatas, mengunakan monitoring dari Netdata untuk proses Load CPU berbasis Armbian OS.
Heatsink sistem stack atau tumpuk, hanya disarankan bila posisi sirip sama. dan dapat dipasang.
Bila mendapat heatsink yang tepat tapi ukuran besar, buat lubang bila perlu.
Intinya mengoptimalkan pendingin perangkat kecil, agar bekerja lebih dingin dalam jangka waktu panjang.

Fan pendingin Android TV Amlogic

Ini mutlak, setelah melakukan berbagai percobaan, ini hasil terbaik.

Dibanding mencari cara mendinginkan procesor Android TV seperti Amlogic agar tidak kepanasan, ini solusi dari 2 percobaan diatas.
Menganti heatsink, thermal paste, merusak bodi perangkat, dan resiko kerusakan.

Fan membantu sirkulasi udara panas di perangkat kecil, sangat terbantu dengan fan.
Kita tidak perlu menganti dan memodifikasi heatsink, cukup menambah fan mini 12v diberikan power 5V.
Memodifikasi Android TV menjadi Armbian Server, perlu upaya khusus.
Banyak tersedia case akrilik, atau anda melubangi heatsink. Ambil power DC dan turunkan ke voltase lebih rendah (agar tidak berisik).
Tambahan heatsink dapat membantu dari sirkulasi fan terhadap panas procesor dan dampaknya lebih signifikan.
Heatsink bawaan tetap dapat dipertahankan, jadi dicoba saja dengan tambahan fan kecil.

Bekerja 24 jam lain cerita, bila perangkat untuk server dan banyak stand-by, menganti heatsink sudah cukup, dan suhu chip bertahan di rentang 40-45 deg.C.
Selama perangkat tidak sering beroperasi dengan Full Load pada CPU.

Ini hanya percobaan singkat.
Untuk memperbaiki perangkat kecil procesor SoC ternanam pada board dan terhindari dari overheating.
Ruang sempit menjadi kendala utama, agar chip dapat melepas panas keluar.

Mengapa Android TV di install OS Armbian jadi keren.

Dengan 2GB RAM 8GB storage bukan perangkat canggih, tapi power adaptor 12V dibawah 1A, itu yang menarik.
Membuat Mini PC berbasis Linux, dengan tampilan seperti Desktop.

Android TV yang sudah di ROOT, tinggal dipasangkan microSD.
OS Android TV tetap ada di Android TV Box anda. MicroSD sebagai OS kedua untuk Desktop.
Membuat PC mini hemat power, untuk download browser, mengetik dan lainnya walau terbatas. Seperti Chrome OS, tapi ini di desktop Android TV.

Menginstall Smart Home di Android TV, dengan harga 250 ribuan kita sudah memiliki Home Assistant local. Mengingat harga server Home Assistant rata rata lebih dari 600 ribu bahkan 1 juta lebih.
Memang kualitas berbeda, satu dirancang khusus bekerja 24 jam. Android TV harus di modifikasi.