Comparación del consumo energético de las placas Mini-ITX: Ingeniería de sistemas compactos de bajo consumo

Índice

• Introducción
• Consumo energético en sistemas Mini-ITX
• Envolventes de potencia de CPU y SoC
• VRM, fase de alimentación e impacto en el diseño de la placa
• Consumo de RAM, almacenamiento y periféricos
• Costes de alimentación de la interfaz de E/S
• Módulos integrados y consumo de fondo
• Efectos de la eficiencia de la fuente de alimentación
• Puntos de referencia reales
• Métricas de eficiencia energética
• Debate sobre la eficiencia del mini-ITX frente al mini-PC
• Recomendaciones de ingeniería

1. Introducción

Para los ingenieros de sistemas embebidos, arquitectos informáticos e integradores de SFF, el consumo de energía es un parámetro de diseño crítico. Las placas Mini-ITX ofrecen una gran funcionalidad en un espacio reducido, pero su consumo energético real varía considerablemente en función de la plataforma, el firmware y la integración de periféricos. Esta guía presenta un desglose detallado de cómo seleccionar y configurar plataformas ITX de bajo consumo que equilibren el rendimiento con los presupuestos térmicos y energéticos.

2. Comprender el consumo energético de los sistemas Mini-ITX

La potencia real del sistema va mucho más allá del TDP de la CPU. Hay factores como la eficiencia de los VRM, la potencia del chipset e incluso los controladores de E/S integrados.

• Variación de ralentí: 10-30 W en placas ITX con la misma CPU
• Picos de carga: Las placas con Thunderbolt o 10GbE pueden superar los 120 W de consumo.

"El cambio de placas redujo el consumo en reposo de mi sistema de 38 W a 23 W, a pesar de que la CPU y la RAM no cambiaron". - Colaborador del foro de Homelab

3. Envolventes de potencia de la CPU y el SoC

APU frente a CPU de sobremesa

Las APU Ryzen G de AMD (por ejemplo, la 5600G) suelen consumir menos energía en reposo que las CPU Ryzen completas, mientras que las piezas móviles N100/N150 de Intel consumen menos de 10 W en reposo en algunas versiones.

4. VRM, fase de potencia e impacto en el diseño de la placa

Las ineficiencias a nivel de placa suelen pasarse por alto. Un VRM de 10 fases puede parecer excesivo, pero puede reducir el rizado, aumentar la eficiencia y mantenerse más frío bajo carga.

• VRM de 8+2 fases: Menor pérdida de potencia transitoria
• Tableros de 4 fases baratos: Puede calentarse más y consumir entre 5 y 8 W más al ralentí.

5. Consumo de RAM, almacenamiento y periféricos

El tipo de memoria y la selección de la unidad también afectan al consumo de energía:

• DDR4 frente a DDR5: DDR4 más eficiente en reposo
• M.2 NVMe: Más rápida pero con mayor carga que una SSD SATA
• Discos duros: Consume 4-5 W incluso al ralentí

6. Costes de alimentación de la interfaz de E/S

Las opciones modernas de E/S tienen una elevada sobrecarga:

7. Módulos a bordo y consumo de fondo

Los componentes ajenos a la CPU también importan:

• Módulos Wi-Fi: Intel AX210 consume entre 1,5 y 2,2 W en reposo
• Circuitos integrados LED RGB: Extracción constante de 1-2 W
• Sensores y controladores: Consumo acumulado de sensores de temperatura, circuitos integrados del ventilador

8. Efectos de la eficiencia de la PSU

Comportamiento a baja carga

Con una carga de 30-50 W, las típicas fuentes de alimentación ATX están muy por debajo de su eficiencia máxima. Utilice SFX platino o DC-DC PicoPSU para construcciones centradas en el ralentí.

Tabla de curvas de eficiencia

9. Puntos de referencia en el mundo real

Informes de usuarios muestreados y mediciones de laboratorio:

• Mini PC con N100: 9,4 W en ralentí, 24 W en carga (prueba de YouTube)
• NAS Ryzen 5700G ITX: 30 W en reposo, 95 W en carga (con 2× discos duros)
• Z790 + i5-13400 + 10G: 55 W en ralentí, 170 W en carga

10. Métricas de eficiencia energética

Evalúa la eficiencia en el mundo real utilizando:

• Rendimiento por vatio: FPS por vatio (juegos), Mbps/vatio (NAS), MIPS/vatio (informática)
• Térmica por vatio: Medir el aumento de C° por vatio cargado

11. Debate sobre la eficiencia de los mini-ITX frente a los mini-PC

Los mini-ITX son flexibles, actualizables y duraderos, pero no siempre los más eficientes desde el punto de vista energético. Los NUC y otros mini PC similares con CPU soldadas y firmware ajustado superan a las plataformas DIY ITX en consumo en reposo hasta en 3 veces.

"Nuestros NUC consumen menos de 8 W con dos monitores. El modelo ITX equivalente consume entre 24 y 28 W con la misma carga de sistema operativo". - Equipo de despliegue de SFF

12. Recomendaciones de ingeniería

Lista de control del diseño

• Elija SoCs con ralentí inferior a 10 W
• Prefiero DDR4 y unidades PCIe Gen 3
• Desactivar las E/S integradas que no se utilicen (por ejemplo, TB4, RGB)
• Utiliza los estados C de la BIOS y el undervolting cuando sea estable.

Objetivos de ajuste de la BIOS

• ASPM - Habilitar para ahorrar energía PCIe
• Estado C10 - Garantizar el soporte de la placa/CPU
• Desplazamiento de la tensión del núcleo -0,05V a -0,15V típico para Ryzen

✅ Resumen

• El consumo de energía de las Mini-ITX en el mundo real varía de De <10 W en ralentí a 120 W+ bajo carga
• Optimización a nivel de placa, CPU, almacenamiento y fuente de alimentación para reducir el consumo de energía.
• Utilizar herramientas y mediciones comunitarias para verificar la huella energética

Para obtener más recursos de ajuste, plantillas de ahorro de energía de la BIOS o secuencias de comandos de prueba específicas de cada plataforma, visite MiniITXBoard.