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12コアで65Wの「Ryzen 9 3900」を使った小型ハイエンドPC自作の魅力と注意点を作例で紹介

石川ひさよし  編集● ジサトラハッチ/ASCII

 AMD Ryzen 9 3900がPC DIY市場における販売をスタートした。12コアで24スレッド対応という超マルチスレッド向きの性格は既存のRyzen 9 3900X/3900XTと同様だが、TDPを65Wに抑えており、冷却面で扱いやすい製品となっている。今回はこの低消費電力版12コアCPUでSFF(スモールフォームファクタ)の作例を紹介しよう。

12コアで65W、Zen3も迫っている中、こうしたユニークな自作で使えるのはメリット

 Ryzen 9 3900は、これまでOEM用とされていたCPUだ。つまり、これを搭載するCPUはBTOパソコン、メーカーパソコンという形で入手は可能だった。しかし、PC DIY市場では流通していなかった、ということになる。こう書けばレア感がある。

Ryzen 9 3900シリーズの主な仕様
モデル名 Ryzen 9 3900 Ryzen 9 3900X Ryzen 9 3900XT
コア/スレッド数 12コア/24スレッド
動作周波数 3.1~4.3GHz 3.8~4.6GHz 3.8~4.7GHz
L3キャッシュ 64MB
TDP 65W 105W

 ところが今は難しいタイミングだ。単純に12コアを求めるならばすでにRyzen 9 3900X/XTといったTDP:105Wのモデルを導入済みなのではないだろうか。そして、2020年9月時点でZen 3が10月に発表予定と告知されている。Ryzen 9 3900は製造ボリュームやマーケティング的理由でこの時期のPC DIY市場への展開となったわけだが、一般的な自作PC用としてはなかなか選ぶ理由に挙げづらい。

 しかしながら、Ryzen 9 3900は現行12コアCPUとして見渡せばもっとも安価で、TDP:65Wという省電力枠の中ではもっともコア数が多く、小型PCであるSFF自作に魅力を感じる。当然ビデオカードが必要になるため、今回はゲーミング用途を目指した構成を考えた。

 Ryzen 9 3900搭載のSFF自作は、最新APUであるRyzen PRO 4000シリーズ・プロセッサーを使った自作よりも、予算は高くなり、組み込む難易度も高くなるが、コストよりも小型でより高い性能を追い求める人は少なくない。そのため、作例を通じてその魅力を伝えていきたい。

最廉価の現行12コアCPUではあるが、やはり65Wという低TDPをメインにプランを組み立てるのがよいだろう

SFF自作は難易度高めだが楽しい!

 筆者はそこそこ正直者だ。個人的意見としては自作PCの中でもSFFがもっともおもしろいと思っているが、反面、デメリットの多さもNo.1だと思っている。そのため、パーツ選びや事前確認が重要になる。そうした、初めてSFFで自作をする人が陥り易い点、注意点をまずは解説しておきたい。

 SFFのデメリットは、まず難易度。物理的干渉などの問題からパーツ選択が限られるので理想通りのスペックを実現できないことがある。それに狭いPCケース内部なので組み立ての順番が自ずと決まり、ひとつ間違えればバラして前のステップに戻らなければならない状況にも陥るので、パーツ構成によって事前に組む順番を確認しておくとイイ。

 また、PCケースはもちろん、マザーボードもやや高価だ。その上であらかじめ予算をかけておかないと、後々パーツ交換で面倒なバラし作業が必要になる。加えて、小型ゆえに拡張性も少ない。拡張性が少ないという点でもマザーボードはオンボード機能重視で選んだほうがよく、そうした点でも予算が釣り上がる。

 一方、拡張性が乏しいので、ミドルタワー・ミニタワーPCレベルの長期運用は望めない。次世代インターフェースが登場しても、マザーボード交換以外に対応できない。長期運用という点では、内部エアフローが悪い点で熱による半導体の劣化速度も早いはずだ。理論上、ミドルタワー・ミニタワーPCと比べてMTBFも短いだろう。

 このように、SFF自作は潤沢な予算が必要で、苦難を乗り越える決意が必要で、基本的にマゾ向きのものだと思っている。が……こうした苦労の末に組み上がったPCは達成感もひとしおだ。パーツ選びの正しさ、自分の自作PCスキルを証明するものである。そして高性能という点は当然だが、性能/密度に「マシン」を感じることになる。

SFF自作のためのパーツ選びのポイントを紹介

 では、今回用意したパーツを紹介しておこう。まずここでいろいろと苦労があったわけだ。Ryzen 9 3900をベースとする作例ならば高性能を追求したいと思うところだが、いざパーツを取り寄せてみたところ案の定、スムーズに組み立てられたわけではない。物理的干渉で搭載できないパーツもあった。そのあたりの失敗例も書き留めておくので参考にしていただきたい。

PCケース:DAN Cases「A4-SFX v4.1」

 PCケースはSFFの要のパーツで、これによって組み込めるパーツが決まる。今回はDAN Cases「A4-SFX v4.1」を選んだ。SFF作例企画が決まって、最初に思い浮かび希望をかけたのがこのPCケースだが、後々、組み立てる段階でもう少し大きなものを選んでおけばよかったと後悔した。容量は7.2L。SFFケースのなかでもかなり小さめで、難易度も高めと言えるだろう。

A4-SFX v4.1のサイズは112(W)×200(H)×317(D)mm。背面から見ると分かるが、CPUクーラーの高さとビデオカードの厚みはかなり制限を受ける

 A4-SFX v4.1は、マザーボードからフレキシブルケーブル(PCI Express 4.0 x16対応)を介してビデオカードをマザーボード裏に搭載するレイアウトだ。CPUクーラー高は最大48mm、メモリのヒートシンク高は最大52mm、ビデオカード長は最大295mm、ビデオカード高は最大144mm、ビデオカード厚は最大40mmだ。この時点で組み込み可能なPCパーツはかなり絞り込まれる。

CPUクーラー:Noctua「NH-L9a-AM4」

 高さ48mmというCPUクーラーの制限に合致するものとして今回はNoctua「NH-L9a-AM4」を組み合わせた。全高は37mm。執筆時点でコンパチビリティリストにRyzen 9 3900は掲載されていない。同じ第3世代Ryzenで見ると、TDP 105WのRyzen 9 3950Xや3900Xが「Possible but sustained clock speed will be below base clock.」という危険マークであるのに対し、TDP 65WのRyzen 7 3700Xは「compatible without turbo/overclocking headroom.」となっている。つまり大丈夫だけれどOCやターボのヘッドルームを考慮しなければね、とのことである。

ファンは9cm角で600~2,500rpm。回転数・ノイズを抑えるL.N.A.アダプタが付属するがRyzen 9 3900を定格運用する場合は使わないほうがよいだろう

マザーボード:ASUS「ROG STRIX B550-I GAMING」

 A4-SFX v4.1を選んだ時点でフォームファクタはMini-ITXに決まるが、チップセットとしてはいくつか選択肢がある。PCI Express 4.0を利用したいという場合は、AMD X570またはAMD B550。Mini-ITXの場合、拡張性に制限がある点で、上位チップセットのAMD X570とAMD B550の差が小さい。2番目のM.2スロットでPCI Express 4.0 x4を利用したいかどうかくらいだ。そこを除けばAMD B550マザーボードのほうが設計が新しく、AMD B550のほうがチップの発熱量が小さいといったメリットがある。

ROG STRIX B550-I GAMINGはファーストリリースのバージョン0205でRyzen 9 3900に対応済みだった

 ASUS「ROG STRIX B550-I GAMING」を選んだポイントは、ボード上にフロントUSB Type-Cヘッダーを搭載しているところだ。A4-SFX v4.1はケース全面にUSB Type-C端子を搭載している。これからの時代、USB Type-Cはより重要度を増していくのは確実で、ケース前面から利用できるのは便利だ。

ビデオカード:ASRock「Radeon RX 5700 Challenger D 8G OC」

 A4-SFX v4.1をベースにSFF自作する場合、ビデオカードはCPUクーラーと並んで相性問題が生じやすいパーツだ。SFFケースに限らず、ビデオカードとケースの相性では長さに注目しがちだが、SFFケースの場合は厚み、そして高さに関しても注意したい。PCケースの製品ページにて記載されいているサイズ、ギリギリのビデオカードを選ぶと、パーツの一部が干渉して入らないといったことも起きうるので、やや余裕のあるサイズの製品を選ぶとイイだろう。

 長さはともかく、高さ、厚みをクリアするビデオカードを選んでいくと、基本的にシンプルなクーラー設計のものになりがちだ。最近のビデオカードのトレンドは、基板設計で高さ方向が増し、ヒートシンクの拡大で厚みが増す傾向にある。OCモデルでなければ高さ方向はそこまで問題が顕著化しないが、厚み側はヒートシンクの大きさ、動作音との兼ね合いがあり、今後のSFF自作ではここの難易度が上がっていくのかもしれない。

電源:SilverStone「SX650-G」

 A4-SFX v4.1はSFX電源、SFX-L電源に対応している。通常のATX電源には対応していない。SFX-LはSFXよりも奥行き方向が大きく、その分大出力モデルが充実、大口径ファンを搭載して静かといったメリットがある。一方で、SFXよりも大きいために組み込み難易度が高まる。無難を求めるならば、SFX電源の大出力モデルを選ぶのがベターだろう。

小さなSFX規格で大出力、高効率、フラットケーブルといった点がポイントになる

 SFF自作における電源選びのポイントは、出力、効率、ケーブルだ。出力は分かっているだけでRyzen 9 3900が65W、Radeon RX 5700 XTが225Wの290W。システムのそのほかの消費電力を加味すれば、さらに高い出力が求められる。本来であれば電源効率がもっともよい50%負荷付近で使いたいため、さらに倍の出力が求められるが、SFX規格では750Wが最も出力が高いので、650~750Wの範囲内で動作する構成で検討する必要がある。加えて、現在ビデオカードも消費電力が増大する傾向にあるので、最初からビデオカード交換を見積もった出力を選んでおくのもよい。

 効率というのは80PLUS認証が目安になる。AC-DC変換で生じたロスは熱となる。それに熱は半導体部品の劣化を早める要因の一つだ。SFFは体積が小さく、冷却性能も限られるので、個々のパーツレベルで発熱の小さいものを選びたい。SX650-Gは80PLUS Gold認証で変換効率もよい。また、ケーブルはまず直付けかプラグイン方式かという違いだ。プラグイン方式なら、使うケーブルのみに抑えられるので、収まりがよい。次にメッシュやフラットといった形状の違いだ。ここはフラットケーブルをオススメしたい。折り曲げやすく、狭いSFFケース内での配線がしやすいといったメリットがある。

SSD:CFD販売 PG3VND シリーズ「CSSD-M2B1TPG3VND」

 SSDはCFD販売のPG3VND シリーズ「CSSD-M2B1TPG3VND」を用意した。PCI Express 4.0 x4接続対応の容量1TBモデルだ。Ryzen 9 3900、AMD B550と組み合わせればPCI Express 4.0 x4接続が可能で、約5GB/sの超高速転送ができるというのが表向きの理由。肝心なのはSATA電源ケーブルを使わなくて済むというM.2のメリットと、最初から大容量1TBを選んでおけば後々容量が足りなくなって交換、バラしが発生しないで済むといったメリットだ。また、SFFを運用する上では、USB外付けストレージやNASのように、本体に依存しないストレージ媒体も検討したい。

手間を減らすなら2.5インチストレージよりもM.2。後々のことを考えると最初から「速くて大容量」を選ぶのがよい。また、コントローラの発熱が小さいものを選ぶという選択基準もよいだろう

メモリ:CFD Selection Crucial「W4U3200CM-8G」

 ほか、メモリはCrucial「W4U3200CM-8G」を利用した。Ryzen 9 3900はDDR4-3200をサポートしているのでDDR4-3200モジュールというのは当然、JEDECの標準規格に沿った製品で1.2V駆動であるところもポイントになる。DDR4-3200でもOCメモリで1.35V駆動となるとわずかに発熱が大きい……だろう。ヒートシンクなしで緑基板という標準品らしい見た目に関しては、クリアサイドパネルではないA4-SFX v4.1の側板を閉じてしまえば見えなくなる。

JEDEC規格どおりの1.2V駆動なので発熱量は最小クラスと期待できる。高さも標準的でマイナス要素が少ない

A4-SFX v4.1の組み込み手順をステップ毎に紹介

 組み込みもスムーズというわけではなかったが、ここでは都合3~4回、組み込みとバラしを繰り返した経験からベストと言える順番を紹介しよう。

 まずはPCケース。SFFケースのお約束としてバラせる箇所はバラす。DANCASE A4-SFX v4.1の外装バラしに関しては簡単だ。外すネジは10個ほど。天板部が6つ、側板部が各2つ。すべて同じミリネジだ。また、電源部のサブフレームもネジ6つで外すことができる。マザーボード組み込み時に高確率で干渉するのでここも外しておいたほうがよい。

2枚の側板と前面・天板の一体板を外した状態。電源部のサブフレームも取り外したほうが組み立てやすい

 次はマザーボード。ケースに組み込む前にパーツを装着しておく。CPUやCPUクーラー、メモリやM.2 SSDなどだ。なんならこの段階で一度動作確認をしておくのもよい。ミドルタワーでの自作も同様だが、バラック状態で一度通電、動作チェックをしておけば手間が少ない。

マザーボード上に搭載するパーツはすべてこの段階で組み込んでおく。とくにM.2は忘れずに。SFFケース内に小さなM.2用ネジを落とすと泣きたくなる

 いよいよマザーボードをケースに装着する段階だが、SFFケースの内部は狭いため、組み込んだ後からEPS12Vケーブルを接続しようとしても指が入らない。マザーボードを固定する際、ケースに組み込む直前にEPS12Vケーブルを接続しておく(マザーボードとのみで電源側に接続しておく必要はない)と苦労が少ない。また、この段階でケーブルの引き回しを考えておくとよいだろう。SFFケースの内部エアフローは悪いので、できるだけきれいにまとめたい。

マザーボードを固定する前段階でEPS12Vケーブルを繋いでおく

 つづいて電源を組み込む。DANCASE A4-SFX v4.1ではケース前方に搭載スペースがある。直後がマザーボードエリアなので、電源→マザーボードの順では干渉して入らない。電源給気口が外向き/内向きどちらでも装着可能だが、ビデオカードエリアとの間にフィルムがあることから給気口が外向きが正しいようだ。また、電源ユニットも固定する前に電源ケーブルを接続しておいたほうがよい。

サブフレームごと着脱すれば電源の組み込みはそこまで難しくはない。むしろ電源ケーブルの余り部分をどうやって収納するかだ

 そしてビデオカードの組み込み。ビデオカードの組み込みも、「電源ケーブルを先に接続」しておけばそこまで大変ではないだろう。電源とビデオカードの組み込み順番はどちらが先でも構わないだろう。ビデオカードを先に組み込めば、電源ケーブルの引き回しがよりスムーズに行なえるかもしれない。

 最後に動作確認を行ってから、外装を装着すれば完成だ。

組み立て後はCPU温度の確認を。高すぎる場合はEcoモードも検討しよう

 こうして今回のSFF自作PCが組み上がった。もちろん動作に問題はなく、ベンチマークはCINEBENCH R20、PCMark 10、3DMarkがすべて問題なく完走している。それにHWiNFO64から見た限りサーマルスロットリングは発生していない。

 ただし、CINEBENCH R20のCPUテスト時でCPU(Tctl/Tdie)の値が最大105.9℃に達した。これを見るかぎりでは、熱量的にあまり余裕がない構成だったようだ。Ryzen 9 3900のMax Tempsは95℃でありこれを超えている。問題なく動作しているとはいえ、できればもう少しだけ抑えて安心感が欲しい、ということもある。そこで「Ecoモード」を使った場合のCPU温度も調べてみた。

 EcoモードはRyzen用のOCツール「Ryzen Master」で利用できる省電力機能だ。TDPが95Wより上のCPUはEcoモードをONにすることで65Wに、TDPが65W以下のTDPのCPUは45Wで動作するようになる。つまりRyzen 9 3900X/XTの場合は105W→65Wとなるが、Ryzen 9 3900の場合は65W→45Wともう一段引き下げることができる。

Ryzen MasterからEcoモードをONにすることでTDP 65WのRyzen 9 3900をさらに低消費電力動作させることができる

 EcoモードをONにしてみたところ、CINEBENCH R20のCPUテスト時の最大温度は103℃だった。しかしそれよりも大きく変わったのはアイドル時の温度だ。65W時は57.5℃だったが、EcoモードON時は49.9℃に下がった。

65W時にCINEBENCH R20でCPUテスト(マルチスレッド)実行中のHWiNFO64の値
EcoモードON時にCINEBENCH R20でCPUテスト(マルチスレッド)実行中のHWiNFO64の値。Minimum、Maximumの値に着目して欲しい

 その上でCINEBENCH R20のスコアを比較すると、65W時が5892/384、EcoモードON時が5888/382。EcoモードON時のほうがわずかに低いがほとんど誤差の範囲内といった印象で、発熱も少し抑えられるならばEcoモードONでよいのではないかと思われる。まあ、実際には65W側が熱量的に天井だった可能性のほうが高いものの、スコア的には確かに12コアCPUのものだ。たとえばRyzen 9 3900XのCPUスコアが7000ポイント前後、Ryzen 7 3700Xのスコアが5000ポイント前後なのでその中間に収まっている。

65W時のCINEBENCH R20のスコア
EcoモードON時のCINEBENCH R20のスコア

 なお、CINEBENCH R20はCPUベンチマークだ。CPU、GPUそのほかをバランスよく利用するPCMark 10や3DMarkでは高負荷時でもCPU温度の中央値がおおむね70℃前後に収まっている。この意味で、3Dレンダリングやソフトウェア・エンコーディングなどマルチスレッドアプリケーションを長時間実行する場合を除けば(一般的なPCケースよりは高いCPU温度だが)そこまで気にする必要はないのかもしれない。

「CINEBENCH R20」ベンチマーク時のCPU温度推移
「PCMark 10」ベンチマーク時のCPU温度推移
「3DMark」ベンチマーク時のCPU温度推移

小さくて密度が高く性能もMAX、というSFF自作にはRyzen 9 3900

 このように、12コアのRyzen 9 3900を7.2LのSFFケースに組み込む作例が完成した。各ベンチマークのスコアが示すように、CPU処理中心に高性能でさまざまな用途で活躍してくれつつ、卓上に置いても映えるPCだ。

 ここまで小さいケースにこだわる必要はなく、10L前後のもののほうが組み立てやすい。とくにCPUクーラーの高さの縛りが少しゆるくなるので、CPU温度を引き下げたい方、65Wのまま運用したい方、静音性を求める方はそちらのほうがよい。簡易水冷に対応しているSFFケースもある。「小ささ」という魅力を追求しつつも、求める機能、求めるデザインに合わせておのおのSFF自作をRyzen 9 3900とともに楽しんでみてはいかがだろうか。

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