NVIDIA Jetson Nano: Passive vs. Active Cooling vs. Pi4 4GB

, , Leave a comment

Jetson Nano Developer Kit membutuhkan minimal 10 Watt (5V 2A) untuk berfungsi jika diberi power dari micro usb port. Namun jika CPU dan GPU-nya digunakan secara maksimal, Jetson Nano perlu mendapatkan asupan power 20 Watt (5V 4A) dari DC barrel jack. Untuk mengimbangi, heatsink yang cukup besar dipasang diatas modul Jetson untuk menyedot panas yang dihasilkan dari CPU dan GPU saat diberi beban (misal, live detection, transfer learning atau compiling program). Mengutip keterangan dari manual book Linux for Tegra kita tahu batasan maksimum temperatur yang diperbolehkan tanpa mengurangi performa.

4.3 TEGRA X1 SOC MAXIMUM OPERATING

TEMPERATURE

The recommended operating temperature limit is the threshold at which the module will operate without performance reduction.
These temperatures are listed in Table 21(T.cpu = 97°C, T.gpu = 97.5°C) and cannot be adjusted.
The customers tolerance for performance reduction should determine the amount of T operating headroom
in the thermal solution design in order to accommodate the temperature sensor accuracy of ± 3 °C.

Jadi lebih aman jika kita mengoperasikan Jetson Nano dengan temperatur maksimum 94 °C mengingat faktor akurasi dari sensor. Angka itu cukup tinggi jika dibandingkan dengan Pi4 4GB yang ada di level maksimal 80 °C sebelum mengalami perlambatan performa karena kepanasan (https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=243500).

Simak benchmark singkat dibawah ini yg membandingkan performa temperatur dari Jetson Nano dengan daya 10 Watt pada saat idle/stand-by, live object detection dan transfer learning. Jetson Nano diletakkan dalam ruangan bersuhu 26 °C dengan akses udara normal. Dalam cuplikan gambar dibawah ini yang saya lihat hanya pembacaan temperatur dari thermal zone CPU dan GPU. 

Catatan:

PMIC (thermal_zone_4) selalu terbaca 100 °C baik dalam keadaan idle maupun loaded. Pembacaan tersebut bukan berasal dari PMIC namun angka yang digunakan oleh driver untuk menandakan bahwa PMIC berjalan normal).

Active cooling berarti ada tambahan fan yang menggerakan udara disekitar heat sink. Fan yang digunakan tidak memiliki fungsi PWM dan Tachometer sehingga saat dinyalakan akan selalu full speed.

Kondisi 1. Idle – Passive

Kondisi awal Jetson Nano saat berjalan sekitar 4 menit sejak boot. CPU dan GPU masih dalam keadaan standby. Temperatur CPU dan GPU adalah 35-37.5 °C

 

Kondisi 2. Idle – Active

Temperatur CPU dan GPU turun signifikan ke level 28-29 °C saat active cooling. Pada tempertur ini heatsink terasa seperti logam yang dingin saat disentuh.

 

Kondisi 3. Live Detection – Passive

Saat diberi beban live detection, maka clock CPU dan GPU berubah dan persentase utilisasinya bertambah sehingga temperaturnya menjadi 2x lipat dari keadaan idle – passive di kisaran 63 – 66 °C. Kita juga bisa mengamati bahwa utilisasi GPU menjadi lebih besar dari CPU saat melakukan live detection. Hasilnya object terdeteksi dengan baik, yaitu 22 FPS.

 

Kondisi 4. Live Detection – Active

Saat diberikan fan, maka temperatur turun signifikan sebanyak 20 °C meskipun beban live detection masih ada. Besarnya penurunan panas ini merupakan sebuah indikasi bahwa heat dissipation dari heatsink berjalan dengan efektif untuk menghilangkan panas dengan cepat sehingga CPU dan GPU seolah-olah seperti berada dalam kondisi idle yaitu 38-40 °C.

 

Kondisi 5. Transfer Learning – Passive

Transfer learning memberikan beban terbesar pada GPU untuk menjalankan proses learning yang lebih cepat jika dibandingkan dengan menggunakan CPU. Maka dari gambar dibawah ini kita bisa melihat jika utilisasi keempat core CPU tidak digunakan sebanyak sedangkan GPU yang berada di angka 99%. Transfer learning menghasilkan temperatur CPU dan GPU sebesar 59-62 °C.

Kondisi 6. Transfer Learning – Active

Sama seperti kita amati pada kondisi 4 saat fan diaktifkan. Design heatsink berfungsi efektif untuk menghilangkan panas dengan cepat sehingga CPU dan GPU kembali ke temperatur idle meski diberikan beban yang besar.

Kesimpulan

Dari test sederhana ini kita bisa melihat bahwa Jetson Nano Developer Kit memiliki rancang mekanik yang menunjang fungsinya sebagai SBC yang pasti menghasilkan panas lebih saat diberi beban pekerjaan artificial intellegence. Passive cooling Jetson Nano denga daya 10 Watt cukup meredam panas dengan baik karena temperatur maksimalnya (68 °C) masih jauh dari ambang batas maksimum dimana speed akan mulai turun (94 °C). Jika kita nantinya menggunakan daya 20 Watt (5V 4A) maka heatsink saja tidak akan cukup, penggunaan active cooling dengan fan akan menjamin temperatur CPU dan GPU pada rentang yang standar tanpa gangguan performa. 

NVDIA merekomendasikan beberapa fan dengan speed-control, namun fan apapun dapat digunakan untuk menghembuskan panas dan menjaga sirip-sirip heatsink tetap dingin.

Demikian sharing saya, semoga bermanfaat. Mohon subscribe jika belum, like dan share artikel ini untuk mendukung agar blog ini tetap memberikan informasi yang berguna. Terima kasih.

 

Reference:

“https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=243500”

“https://devtalk.nvidia.com/default/topic/957806/jetson-tx1/thermal_zone4-reports-100-degree-celcius-/”

“https://devtalk.nvidia.com/default/topic/1021313/jetson-tx1/use-c-language-get-cpu-thermal-sensor-temperature-tx1-/post/5198956/#5198956”

“https://devtalk.nvidia.com/default/topic/1035340/tegrastats-documentation-jetpack-3-2/”

“https://elinux.org/Jetson/Thermal#Thermal_Zones”

Facebook Comments
 

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.