PCIe – Grigg Audio Solutions

Zum Selberbauen habe ich die Montage meines fis Audio PCs mit Intel® Core™ i9-14900KS, 2 x HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supplys, einer Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkkarte und einem NanoPi NEO3 Einplatinencomputer dokumentiert. Den Nachbau machst du auf eigene Gefahr, siehe Disclaimer. Ich leiste keinen Support, beantworte aber gern Fragen.

Folgend beschreibe ich unter Hardware den physischen Zusammenbau. In einem weiteren Artikel werde ich dann BIOS Einstellungen empfehlen.

Hardware

Das Zielbild

Lüfterlos soll der Audio PC sein und trotzdem eine hohe Kühlleistung haben. Hier eignet sich das HDPLEX H5 Gehäuse. Die dünnen Standardkabel werden durch fis Audio PC Kabel ersetzt.

Ein HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supply versorgt das Motherboard mit Strom und das andere Netzteil die CPU. Diese Stromversorgung wählte ich aufgrund Platzmangels (im zweiten Hörraum) aus. Außerdem wollte ich unbedingt die von Bernd (fis Audio) modifizierte Verkabelung testen.

Der Prozessor ist ein Intel® Core™ i9-14900KS mit extrem hoher Rechenleistung. Diese CPU wählte ich aufgrund der Silicon-Lottery aus. Bei den KS-Versionen kommen nur die besten CPUs in Frage.

Als Arbeitsspeicher wird ein CORSAIR VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 Memory Kit mit geringsten Latenzen verbaut. Bei einer CAS Latenz (CL) von 28 und einer Taktfrequenz von 6.000Hz errechnet sich eine sehr niedrige absolute Latenz von nur 9.33 Nanosekunden.

Die Internetverbindung erfolgt über die Hochleistungs- Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkkarte per LWL. Die Verbindung zum DAC erfolgt mit dem rauscharmen NanoPi NEO3 Einplatinencomputer. Diese Kombination mit der galvanischen Trennung hält den Datentransfer zum DAC sauber. Im Prinzipienbild unten ist der Aufbau schematisch dargestellt.

Qualitätskontrolle der Bauteile durchführen

Dieser Arbeitsschritt hört sich vielleicht trivial an, ist aber sehr wichtig. Am besten führst du bereits bei der Lieferung die Qualitätskontrolle durch. Der erste Blick richtet sich auf die Verpackung. Ist diese unbeschädigt und noch original versiegelt? Unversiegelte Bauteile schicke ich sofort zurück.

Anschließend kontrollierst du, ob das Bauteil äusserlich intakt aussieht. Also sind zum Beispiel die Kontaktstifte und Pins unversehrt? Bei der CPU kontrolliere ich per Augenschein alle Pins. Nichts ist ärgerlicher, als wenn ein Produktionsfehler die Pins beschädigt hat und du den PC nicht stabil zum Laufen bekommst. Unten im Bild sind die 1.700 Pins vom Intel® Core™ i9-14900KS. So muss es aussehen!

Montage vorbereiten

Es hört sich vielleicht ebenfalls trivial an, aber so eben zwischen Tür und Angel einen PC zusammenzubauen ist keine gute Idee. Halte dir am besten gleich einen ganzen Tag (besser zwei Tage) frei.

Du richtest deinen Arbeitsplatz mit den benötigten Werkzeugen ein. Schaffe genügend Ablagefläche, denn du wirst staunen, was auf einmal alles rumliegt. Stelle die benötigten Bauteile leicht zugänglich auf.

Achte unbedingt auf eine gute Erdung, damit du nicht gleich am Anfang durch deine elektrostatische Aufladung Chips zerstörst. Im Bild unten ist ein Erdungskabel und eine Antistatik-Matte zu sehen. Das Erdungskabel verbindest du am Schutzleiter einer Steckdose und legst dir die Armmanchette an. Schutzhandschuhe sind zu empfehlen, damit nicht gleich alles mit deinen Fingerabdrücken übersät ist. Unbedingt zu empfehlen ist auch eine Flasche Isopropylalkohol zum säubern. Und ein Mülleimer, denn es fällt leider jede Menge Abfall an.

Montage der CPU

Bevor es mit dem Gehäuse losgeht, musst du die CPU mit dem Motherboard verbinden. Vergisst du es, kannst du das Motherboard gleich wieder ausbauen.

Auch bei einem hochwertigen Motherboard ist die Standard Sockelhalterung grenzwertig. Es gibt billige Blechteile mit einem Spannbügel. Beim Sockel FCLGA1700 kommt es zu allem Überfluss durch die Klemmvorrichtung zu einem leichten Verbiegen des ILM (Internal Loading Mechanism). Dies kostet einige Grad Kühlung. Siehe auch IgorsLAB: CPU-Temperaturen im Rahmen?

Dafür gibt es als Ersatz zum Beispiel das Thermal Grizzly CPU Contact Frame. Löse die Torx-Schrauben von der original Klemmvorrichtung. Aber Achtung! Diese sind auf der Rückseite mit einer Metallplatte verschraubt. Merke dir, wie sie befestigt war. Achte dabei auf die abgeschrägte Ecke oben rechts im Bild.

Dann setzt du die CPU ein. Erde dich! Merke dir vorher die Position des kleinen Dreiecks unten links auf der Klemme. Das zeigt dir die Ausrichtung der CPU.

Die CPU muss ohne zu wackeln gut sitzen. Wende niemals Gewalt an sondern drehe im Zweifel die CPU, wenn du vergessen hast, wo das Dreieck anliegen soll. Auf der CPU ist unten links das Dreieck.

Leider kann die Verwendung des Contact Frames zum Garantieverlust des Motherboards führen.

Die Handhabung ist auch nicht so einfach, da die Schrauben nicht zu fest angezogen werden dürfen. Die Schrauben sollten mit etwa 0,03 bis 0,06 Nm (Quelle: hardwareLUXX) angezogen werden. Das entspricht ungefähr „Handfest“. Richtig montiert wird die CPU besser gekühlt.

Als nächstes kommt die Halterung für den Kühlblock dran. Diese Halterung liegt dem HDPLEX H5 Version 3 Gehäuse bei. Hier musste ich die Stifte leicht nach außen ziehen, damit diese in die Löcher passten. Das ist von Board zu Board verschieden.

Das Ganze verschraubst du mit den passenden Drehmuttern von oben.

Lege das Motherboard zur Seite (du erinnerst dich an die notwendigen Ablageflächen?). Lege es am besten auf die Antistatikhülle von der Verpackung.

Montage der Seitenteile und Gerätefüße

Lege dir die Bodenplatte und die Seitenteile zurecht. Hier ist jetzt wichtig, dass die Seitenteile richtig rum montiert werden. Die Öffnungen für den Powerknopf (links) und USB-Anschlüsse (rechts) müssen auf der Höhe der Markierung mit „GaN 250W /500W“ sein. Die vier Rillen müssen oben sein.

Drehe das Ganze auf den Kopf, damit du die vier Schrauben einsetzen kannst.

In der Verpackung liegen zwar Gerätefüße bei. Ich verwende stattdessen lieber die hochwertigen BF Magic Spacer aus Edelstahl.

Diese werden nach PC-Fertigstellung zur Resonanzentkopplung auf fis Magic Disks gesetzt. Es gibt drei verschiedene Tuning-Kugeln (Edelstahl, Rosenquarz, Glas), die genau in die Mulde gelegt werden.

Montage des Motherboards

Das MSI MEG Z690 UNIFY Board hat neun Löcher für die Montage. Lege dir die entsprechenden Abstandshalter bereit und verschraube sie.

Wenn du die richtigen Löcher gefunden hast, passt das Motherboard wie angegossen. Achte darauf die richtigen Schrauben zu verwenden, damit das Motherboard mit dem Gehäuse geerdet wird.

Montage des Kupferkühlblocks

Jetzt folgt ein entscheidender Schritt für eine gute Kühlung der CPU. Als Wärmeleitpaste verwende ich neuerdings Paste Thermal Grizzly Duronaut. Sie ist allerdings etwas schwierig zu verarbeiten und soll zum Beispiel mit einem Fön vorgewärmt werden. Wem das zu kompliziert ist, der kann zum Beispiel eine ARCTIC MX-4 Wärmeleitpaste verwenden. Diese lässt sich sehr gut mit einer Kreditkarte glattstreichen. Hier gilt „weniger ist mehr“! Auf die von HDPLEX beigefügte Wärmeleitpaste würde ich verzichten.

Nun montierst du die Klemmbügel auf dem massiven Kupferkühlblock. Mache ein wenig Wärmeleitpaste drauf.

Drehe den Block um und lege ihn sachte auf die Muttern mit den Stiften. Achte auf die richtige Ausrichtung. Die Rillen müssen zur Seitenwand zeigen. Schraube den Kühlkörper mit den Kontermuttern handfest.

Montage der Heatpipes

Bevor du mit der Wärmeleitpaste rumkleckerst, probiere lieber vorher den Sitz der acht Heatpipes aus. Ich markiere anschließend den Sitz an der Seitenwand, damit ich weiß wo die Wärmeleitpaste hinmuss.

Nun kannst du in alle Rillen etwas Wärmeleitpaste verteilen. Hier gilt wieder „weniger ist mehr“! Überschüssiges Material kannst du mit Isopropylalkohol wegmachen. Mit dem Oberteil und den Seitenwänden fertig verschraubt sieht es dann so aus, wie unten im Bild gezeigt. Schick oder?

Montage der GaN Netzteile

Für dieses Build habe ich mich für zwei HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supplys entschieden. Der fis Audio PC wurde vor allem zur Vermeidung der üblichen Spaghetti-Kabel entwickelt. In diesem Sinne habe ich mich mit Bernd (fis Audio) darüber ausgetauscht, wie die AC-Kabel bei den beiden HDPLEX 250W GaN SMPS verbessert werden können.

Ersetzt wurden die AC-Kabel mit einer Spezifikation bis 210°C (statt 80°C) und stromstarken Kabel mit einer möglichen Dauerbelastung von 600V (statt 300V). Die Buchse stammt von Furutech FI-06 NCF und ist für meine Zwecke völlig übertrieben, meinte Bernd. Na und? Jedenfalls sind mit der Modifikation kabel- und schnittstellenbedingte Engpässe nahezu ausgeschlossen.

Bei der Montage musst du ein wenig experimentieren, weil die Markierung nur für ein Netzteil ausgelegt ist. Du kannst natürlich auch ein HDPLEX 500W GaN AIO ATX Netzteil verwenden, aber das hat einen Lüfter. Nach meiner Erfahrung ist es besser die CPU separat mit einem Netzteil zu versorgen, weil darauf die höchste Last liegt.

Für die Befestigung wählte ich ein doppelseitiges Klebeband Extra Stark, Wasserfest und Hochtemperaturbeständig. Es besteht aus viskoelastischem Acrylschaum, so dass auch eine Vibrationsdämpfung erfolgt. Ich habe das Netzteil für die CPU etwas erhöht auf ein HDD-Rack (liegt der Verpackung bei) montiert, so dass es besser belüftet wird. Das Netzteil für das Motherboard klebte ich direkt an der Bodenplatte fest.

Ein 24 Pin Molex Kabel kommt in das Netzteil links und versorgt das Motherboard mit Strom.

Das 8 Pin Molex Kabel für die CPU kommt in das Netzteil rechts. Natürlich sind die Kabel von fis Audio. Sie sind aus hochreinem Kupfer 18 AWG und mit Teflon isoliert. Die Stecker haben vergoldete Molex Pins. Alle Kontakte sind nicht nur gecrimpt, sondern auch verlötet. Das dünne Kabel zwischen den Netzteilen dient nur zur Synchronisation.

Montage des Arbeitsspeichers

Die Speicherriegel von CORSAIR VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 Memory Kit befestigst du gemäß Handbuch des Motherboards. In der Regel musst du einen Slot jeweils leerlassen. Sie passen nur in eine Richtung, wende also keine Gewalt an. Achte auf das satte Klacken beim Einrasten.

Montage der M.2 SSD

Für das Betriebssystem verwende ich den Slot, welcher direkt mit der CPU verbunden ist. Dieser hat auch einen bemerkenswert großen passiven Kühlkörper:

Nachdem du die zwei Schrauben gelöst hast, musst du die Schutzfolien von den Wärmeleitpads abziehen. Gekühlt wird von oben und von unten. Das zeichnet gute Motherboards aus.

Die Montage der M.2 SSD ist wirklich einfach. Bewege die Arretierung nach oben:

Nun kannst du die SSD einsetzen. Ich verwende für das Betriebssystem ausschließlich Intel Optane SSDs, die extrem kurze Latenzen haben und sehr langlebig sind. Vergiss nicht die Arretierung zu schließen. Danach befestigst du den Kühlkörper.

Montage des Powerknopfs

Ebenfalls der Verpackung von HDPLEX beigefügt ist der Ein-/Ausschalter. Diesen befestigst du mit einer Kontermutter an der entsprechenden Seitenwand. Das Gegenstück kommt auf die Stifte, wie unten gezeigt:

So muss es dann aussehen. Wenn du dir unsicher bist, studiere das Benutzhandbuch des Motherboards.

Wenn alles funktioniert leuchtet der Powerschalter im Betrieb.

Montage der Solarflare X2522 Netzwerkkarte

Dieses Kapitel kannst du überblättern, wenn du diese Netzwerkkarte nicht hast.

Die NICs von Solarflare wurden für den Hochfrequenzhandel an der Börse genutzt. Siehe Bericht von THE TECHNOLOGY EVANGELIST: 828ns – A Legacy of Low Latency. Aufgrund ihrer hervorragenden störungsfreien Übertragungsfähigkeiten sind sie auch in audiophilen Kreisen sehr begehrt. Solarflare wurde erst von XILINX und diese später von AMD übernommen.

Aufgrund der exorbitanten Leistungsfähigkeit wird der Chip auf dem XtremeScale X2522 Network Adapter sehr heiß. Ohne Kühlung wird die Leistung gedrosselt und führt irgendwann zur Abschaltung des NICs. Normalerweise benötigt diese PCIe-Karte einen Gehäuselüfter. Wir haben stattdessen eine leistungsfähige passive Kühlung mit Heatpipes entwickelt.

Solarflare X2522 Netzwerkkarte für die passive Kühlung vorbereiten

Den bestehenden Kühlkörper musst du entfernen. Dafür benötigst du eine Pinzette. Fange mit den inneren schwarzen Halterungen an. Presse den Winkel zusammen, so dass die Federkraft den Stift zurückzieht.

Setze den Vorgang mit den weißen Halterungen fort.

Anschließend kannst du den schwarzen Kühlkörper entfernen und der kleine Chip kommt zum Vorschein. Diesen musst du mit Isopropylalkohol reinigen.

Nun kannst du (sehr wenig) Wärmeleitpaste auf den Chip auftragen. Bau dir dann eine Vorrichtung mit zum Beispiel zwei Schachteln, damit du den neuen Kühlkörper befestigen kannst.

Die Befestigungsstifte müssen mit dem Schnapper ganz durchgehen, wie unten auf dem Bild gezeigt.

Solarflare X2522 Netzwerkkarte im Gehäuse montieren

Nun kannst du die Netzwerkkarte auf das Motherboard einsetzen und mit der Rückplatte fixieren. Bei der Rückplatte handelt es sich um eine Spezialanfertigung, siehe DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln.

Richte dann die Heatpipes so aus, dass sie ohne Spannung mit dem Mittelstück befestigt werden können. Kennzeichne an der Seitenwand die Stellen für die Wärmeleitpaste.

Trage die Wärmeleitpaste auf und befestige lose das Mittelstück. Fixiere die Heatpipes an der Seitenwand. Danach ziehst du das Mittelstück fest.

Achte darauf, dass sich die Karte nicht verkantet. So soll es aussehen:

Montage des rauscharmen Endpunkts NanoPi NEO3

Dieses Kapitel kannst du überspringen, wenn du keinen Einplatinencomputer verwendest.

Die Vorteile eines Einplatinencomputers liegen vor allem im rauscharmen Betrieb. Das macht die schlaue Architektur der Hardware möglich. Der NanoPi NEO3 misst gerade mal 48 x 48 mm und benötigt eine bescheidene Stromzufuhr von maximal 5V/2A über einen Mikro USB Stecker. Der NEO3 ist mit 22g ein Leichtgewicht.

Auf der Oberseite finden wir die für uns wichtigen Schnittstellen mit 1G LAN und USB 3.0. Der Slot nimmt eine MicroSD für das Betriebssystem auf. Auf der Unterseite sehen wir 1GB oder 2GB DDR4 RAM (je nach Ausführung) und den Rechenkern Rockchip RK3328.

Der NanoPi NEO3 ist vollständig vom Rest des fis Audio PCs isoliert. Per LAN werden die Daten empfangen und über USB an den DAC ausgegeben. Der DAC „sieht“ also nicht den schmutzigen Rechner mit den Schaltnetzteilen, sondern den sauberen NEO3.

Bei der Bodenplatte handelt es sich um eine Spezialanfertigung, siehe DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln. Damit ist die Montage sehr einfach möglich. Setze die Abstandshalter (liegt dem HDPLEX Gehäuse bei) auf die Bodenplatte und befestige darauf den NanoPi NEO3.

Die Bodenplatte kannst du einfach mit 3 Schrauben an der Rückplatte befestigen.

Die Anschlüsse für LAN, USB und Stromversorgung per USB C sind dann einfach zugänglich. Für die Stromversorgung empfehle ich ein FARAD Super3.

Montage des Gehäusedeckels

Der Gehäuseverpackung liegt ein schwarzer Alu-Deckel bei. Dieser wird mit vier Schrauben befestigt. Ich bevorzuge den Acrylglasdeckel, siehe: DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln. Die Kühlung ist damit besser und es sieht gut aus.

Am Anfang habe ich die Gummipuffer an den Löchern für die Deckelbverschraubung befestigt. Aktuell verschraube ich die Löcher, denn so gehen die Schrauben nicht verloren. Darauf klebe ich die Gummipuffer.

Dadurch steht der Acrylglasdeckel etwas weiter vom Gehäuse ab, was meinem Geschmack trifft. Aber entscheide das selbst.

Montage Endkontrolle

Prüfe vor der Stromzufuhr, ob wirklich alle Kabel gut befestigt sind. Die Molexstecker müssen eingerastet sein. Lose Kontakte können einen Kurzschluss erzeugen. Siehe auch: Montage von DC Kabel. Von oben soll der fis Audio PC so aussehen:

Zur Endkontrolle gehört auch ein Belastungstest. Wie das geht und wie du das BIOS konfigurierst ist Thema des nächsten Newsletters.

Zusammenfassung

Dieser fis Audio PC befördert dich in einen klanglichen Olymp. Ich kenne keinen anderen lüfterlosen Musikserver dieser Qualität, der eine extrem hohe Rechenleistung und gleichzeitig eine sehr rauscharme Datenweiterleitung bietet. Und das alles in einem Gehäuse.

Bei der Stromversorgung sind natürlich Steigerungen möglich. Zum Beispiel mit linearen Netzteilen. Siehe Lineare Netzteile (LPS) vs. Schaltnetzteile (SMPS). Aber das kannst du jederzeit nachrüsten, wenn deine Börse wieder gefüllt ist. Für lineare Netzteile wird Platz benötigt.

Freilich musst du mit dieser Rechenleistung etwas anzufangen wissen. Meiner Meinung macht das nur Sinn, wenn du den DAC in seiner Arbeit entlastest und das Upsampling darüber machst. Siehe meinen Newsletter: Wie du deinen DAC mit einem Audio PC klanglich verbesserst.

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Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Kategorie: PCIe

DIY – Montageanleitung fis Audio PC