Früher gab es viele Hersteller von Festplatten, heute nur noch wenige. Drei haben die Überschwemmung mit aus technischer Sicht meistens besseren Solid State Drives überlebt: Western Digital (inklusive des früher eigenständigen Herstellers HGST), Seagate und Toshiba. Mein Favoriten waren immer WD und HGST, bisher haben sich diese Hersteller als langlebig und generell zuverlässig herausgestellt. Toshiba habe ich im 3.5″ Bereich nie großflächig eingesetzt und daher kaum Erfahrungswerte, mit Seagate habe ich einige schlechte Erfahrungen gesammelt daher vermeide ich Produkte von dieser Firma.

In einem Bereich sind Festplatten weiterhin ungeschlagen im Vergleich zu SSDs: € pro TB Speicherkapazität. Dieses Verhältnis kann und konnte man noch weiter verbessern, in dem man externe Festplatten kauft und diese „shuckt“ – Also das im Inneren verbaute 3.5″ Standardlaufwerk mit SATA-Interface des jeweiligen Herstellers ausbaut und anderweitig verwendet, zum Beispiel in einem NAS oder Storageserver. So kommt man je nach Anschaffungspreis recht günstig an neue Festplatten mit großen Kapazitäten.

Der Nachteil ist, das bei einem Defekt die Garantie unter Umständen nicht honoriert wird bzw. externe Festplatten generell eher niedrige Garantiezeiten haben. Fast immer sind mittlerweile auch „niedriger gebinnte“ also minderwertigere Modellvarianten von Retailversionen verbaut, oft auch mit spezieller, bremsender Firmware („White Label“).

Trotzallem ist der Preisunterschied im Vergleich zu der reinen Einzelfestplatte gerade bei Angeboten in den vergangenen Jahren zum Teil derart hoch gewesen das sich darüber hinwegsehen ließ.

Was bleibt immer übrig?

Alles außer die Festplatte selbst. Also das Gehäuse, die Platine um aus SATA USB zu machen und das 12 Volt Netzteil. Wenn man einige Festplatten „geshuckt“ hat, sammelt sich da über die Zeit einiges an. Bei mir haben sich verschiedene Modelle externer Festplatten von WD angesammelt, 13 Gehäuse insgesamt.

Eines Tages wollte ich eines dieser Gehäuse weiterverwenden, indem ich eine Festplatte von HGST mit 6 TB Speicherkapazität* einbaute. Wenn man diese Gehäuse schon öfter zerlegt hat dann ist der Zusammenbau ein Kinderspiel. Nach dem Anschluss an Strom und einen Computer dann Ernüchterung: Die Festplatte wird nicht erkannt!

Was?!

Ja ernsthaft. Western Digital hat dafür gesorgt das die eigentlich recht generischen Controllerplatinen in diesen Gehäusen nur mit Festplatten von Western Digital funktionieren. Zumal HGST seit längerem zu WD gehört, nicht einmal das läuft. Ich habe versuchsweise eine WD Blue verbaut – Diese funktionierte sofort.

Nach frustrierter Suche fand ich Beiträge andere User die ebenso vor den Kopf gestoßen waren. Aber es war Licht am Ende des Tunnels: Es gibt wohl Modelle die von Haus aus einfach mit allem funktionieren, dann wieder welche wo eine kleine Modifikation nötig ist um zu funktionieren und welche bei denen man eine andere, offene Firmware flashen kann.

Und darum soll es in diesem Beitrag gehen – Wie sorgt man dafür das der Controller alle Festplatten akzeptiert. Ich kann für drei Arten externer WD-Festplattengehäuse sprechen.

Zuerst der Problemfall, über den ich stolperte:

Das Gehäuse war von einer 4 TB Festplatte, Bauart WD MyBook* – Modellnummer „WDBFJK0040HBK-04“. Gekauft um 2015, refurbished. Nach etwas Recherche war ich positiv gestimmt, dieses Gehäuse vollumfänglich nutzbar zu machen.

Als Controller hat Western Digital einen ASM1051W von ASMedia (einem ASUS Tochterunternehmen) eingesetzt, augenscheinlich mit Datenanbindung zu einem externen SPI-Chip von Winbond.

⧉ WD

Bastler haben herausgefunden das wenn der Controller nicht mit dem SPI-Flash kommunizieren kann, dieser sich als Fallback wie jeder andere generische ASMedia-Chip verhält. Jackpot.

Es gibt wenig zu verlieren, was muss getan werden?
Einfach den Kontakt zum Rest der Platine an Pin 1 und 2 des Winbond-SPI-Chips durchtrennen. Dazu habe ich mit einem Elektronikseitenschneider die zwei Pins von der Seite vorsichtig durchgeknipst und die nun getrennten Kontakte mit der Klinge des Cuttermesser zusätzlich leicht angehoben bis ich mit dem Auge einen Abstand sehen konnte. Theoretisch hätte wohl Pin 1 gereicht, aber so ist es sicherer:

Im Anschluss habe ich dann alles wieder zusammengebaut und siehe da:

Erfolg. Ich habe dann noch Tests mit einer Seagate und einer Toshiba Festplatte gemacht, läuft alles. Im Anschluss habe ich dann die verbleibenden drei Gehäuse dieser Bauart in meinem Besitz so modifiziert.

Das von Haus aus laufende Modell

Es gibt offensichtlich einige Revisionen der Controllerplatinen in den verschiedenen Modellen. Ich habe als nächstes das Gehäuse einer WD Elements mit der Modellnummer „WDBWLG0080HBK-0B“ mit ehemals 8 TB zerlegt, als Controller war dort ein JMicron JMS579 samt SPI-Flash von Winbond verbaut. Diese Kombination gibt es wohl in problematisch und unproblematisch, in diesem Modell lief die Festplatte von HGST ohne jegliche Modifikationen.

⧉ WD

Berichten zufolge gibt es aber auch Versionen mit diesem Controller, die nicht laufen. Wenn dieser spezifische Controller verbaut ist und nichts anderes als Festplatten von WD erkannt werden, sollte ein Flash offener Firmware Abhilfe schaffen.

JMS579 Firmware flashen

Zuerst bin ich auf diesen Beitrag gestoßen:

Von dort aus habe ich mich dann weiter durchgehangelt, bis zu einer „schlüsselfertigen Lösung“. Diese stammt ursprünglich aus einem chinesischen Forum in chinesischer Sprache und wurde von einem netten User ins Englische übersetzt.

In diesem Archiv ist alles was man benötigt um ein WD Gehäuse mit diesem Controller umzuflashen (auch das besagte englische Tutorial ist als PDF enthalten):
Download bei Mediafire
Download bei Archive.org

Fazit

Es ist wirklich unverständlich warum die Hardware mit voller Absicht zu potenziellem Elektroschrott gemacht wird. Irgendwo sind doch auch Grenzen und ich kann mir nicht vorstellen das die öffentliche Wahrnehmung von Western Digital durch ein solches Design in irgendeiner Form positiv beeinflusst wird.

Ich konnte alle in meinem Besitz befindlichen, nicht funktionierende Gehäuse durch Flashen der Firmware oder Modifikation des SPI-Flashes funktionsfähig machen.

Leider liest man auch von neueren Revisionen, für die es im Moment keine Lösung zu geben scheint. Die WD MyBook Duo* Gehäuse scheinen generell nicht modifizierbar zu sein. Schade, davon besitze ich auch mehrere – Noch mit Festplatten von WD in Betrieb.

Der Beitrag Externe 3.5″ Festplatten von WD und ihre absichtlichen Inkompatibilitäten erschien zuerst auf flohs blog.

Als einen der wichtigsten Schritte erachte ich bei diesem Projekt das Delidding des Prozessors.
Bei EKWB wird das Ganze gut beschrieben (Englisch): EKWB (archive.org)

Erstens schafft man allgemein um einiges geringere Temperaturen selbst mit originalen Taktraten und zweitens erweitert sich der Übertaktungsfreiraum dadurch enorm. Gleichzeitig sinkt die Leistungsaufnahme und die Kühlung muss weniger arbeiten.

In meiner Situation macht es Sinn, das also zuerst zu machen – bevor andere nötige Hardware angeschafft wird. Es besteht immer das Risiko, das die CPU beim Delidding irreparabel beschädigt wird und das ganze Projekt den Bach runtergeht, besser also erst einmal nichts kaufen was man später nicht mehr anderweitig wiederverwenden kann.

Was wird benötigt?

Es gibt einige verschiedene Delidding-Werkzeuge verschiedener Anbieter, um die Beschädigungsgefahr zu minimieren. Ich habe mir ein Werkzeug gedruckt und parallel ein sehr günstiges in China bestellt*, das chinesische habe ich letztendlich verwendet (Aluminium-Druckguss, stabiler als PLA). Um den Heatspreader nach dem Delidding wieder sicher aber reversibel und hitzebeständig zu befestigen, habe ich das im KFZ-Bereich sehr bekannte „Dirko HT*“ von der Firma Elring verwendet. Zum Zusammenpressen der Teile habe ich diese 3D-gedruckte Form verwendet.

Schlussendlich soll die minderwertige Wärmeleitpaste, die von Intel ab Werk verwendet wurde ja durch etwas wesentlich effizienteres ersetzt werden. Da macht dann eigentlich nur Flüssigmetall* Sinn, wenn das Maximum herausgeholt werden soll:

⧉ Thermal Grizzly

⧉ Elring

Das wird dann auch mein erstes Projekt mit dem Einsatz von Flüssigmetall werden, das hat mich zuvor schon lange interessiert – Es gab nur bisher keinen wirklich sinnvollen Anwendungszweck, außerdem ist es nicht gerade günstig. Das wird sich nun ändern.

Los gehts…

Als erstes sei erwähnt das man mit größter Vorsicht agieren sollte, an der Unterseite der CPU befinden sich viele kleine, empfindliche SMD-Komponenten die potenziell beschädigt werden könnten.

Mit der nötigen Sorgfalt legt man den Prozessor in das Delid-Werkzeug ein und schraubt bis das bewegliche Teil den Heatspreader leicht klemmt mit der Hand herein. Spätestens jetzt sollte man ganz genau kontrollieren ob die CPU passend (Richtigherum!) eingesetzt ist, genug Abstand zu allem hat und dann steckt man den mitgelieferten Inbus-Schlüssel in den Schraubenkopf und schraubt die Schraube weiter in das Werkzeug. Es sollte erst deutlich schwerer gehen und dann plötzlich leicht. Wenn dieser Punkt erreicht ist, muss man die Schraube herausschrauben, den Schieber wieder entfernen und die CPU entnehmen.

Nicht weiterschrauben wenn es leichter wurde!

Wenn man jetzt mit den Fingernägeln oder einem Kunststoffspatel vorsichtig zwischen den Heatspreader und die Platine drückt, sollte sich der Heatspreader ganz einfach abnehmen lassen.

⧉ bit-tech

⧉ TechPowerUp

Reinigung:

Nun sollte alles sorgfältig gereinigt werden. Der von Intel verwendete, vermutlich silikonbasierte schwarze Kleber ist hartnäckig. Vom Heatspreader wird dieser am besten mit einem Kunststoff- oder Holzgegenstand heruntergekratzt. Es sollte natürlich etwas verwendet werden, das weicher als vernickeltes Kupfer ist (das Material aus dem der Heatspreader besteht) um Kratzer o.ä. zu vermeiden.

Auf der Platinenseite muss man das wohl oder übel genauso machen, mit besonderer Vorsicht eben.
Ich habe das mit den Fingernägeln sehr behutsam heruntergekratzt und die verblieben Reste mit Isopropanol auf einem Papiertuch „heruntergerubbelt“.

Die Wärmeleitpaste kann man einfach wie immer mit Isopropanol* entfernen, nichts besonderes.
Wenn das Ergebnis so aussieht, ist alles gut gelaufen:

⧉ PCGH

Isolation:

Jetzt muss der Prozessor für den Einsatz mit Flüssigmetall vorbereitet werden. Also müssen alle potenziell leitenden Flächen isoliert werden, entweder mit (Nagel-) Lack* oder mit Kaptonband*.

Ich fand Lack sicherer und habe daher alle markierten Flächen mit Nagellack bestrichen:

Im Nachhinein würde ich sagen das die Isolation der vier Kontakte (grün markiert) in der Nähe des Dies mit Kapton locker ausgereicht hätte. Da dies mein erstes Projekt mit Flüssigmetall war, bin ich übervorsichtig vorgegangen.

Flüssigmetall aufbringen:

Nun kommt das eigentliche Auftragen des Flüssigmetalls.
Das wird in einer Spritze geliefert, zusammen mit Tüchern und einer Art speziellem „Wattestäbchen“.
Zuerst wird der Prozessor auf einen weichen, ebenen Untergrund gelegt und in die Mitte ein kleiner „Ball“ Flüssigmetall aufgetragen.

Dieser wird dann mit dem Wattestäbchen in kreisenden Bewegungen und etwas Druck auf dem Die verstrichen, bis das Ganze gleichmäßig verteilt ist.

Ich habe dann eine wirklich ganz dünne Linie des Dichtmittels Elring Dirko HT auf dem Heatspreader verteilt.

⧉ Phiarc

⧉ TechPowerUp

Zusammenbau der CPU:

Jetzt kann man die CPU wieder zusammensetzen, dafür habe ich das oben verlinkte, 3D-gedruckte Werkzeug verwendet. Das habe ich wie vorgesehen benutzt aber zusätzlich zu der übergeschobenen Klammer das Ganze in einem kleinen Schraubstock* etwas mehr verpresst als die Klammer das zu leisten vermochte. Im Prinzip geht aber vieles, nur ein kleiner Schraubstock mit Gummischonern sollte auch gehen.

Das Ganze muss mit Kraft über einen längeren Zeitraum zusammengedrückt werden, damit die Kleberschicht möglichst dünn trocknet um einen minimalen Abstand zwischen Heatspreader und Platine zu erzielen.

Die Verrückten von TechPowerUp haben das testweise sogar mit Sekundenkleber* zusammengeklebt, das tut weh (irreversibel!).

Das Ganze sollte nun lieber einige Stunden mehr als zu wenig zum Trocknen weggelegt werden.

Hat die CPU überlebt?

Ich hatte zu diesem Zeitpunkt nur das deutlich unterdimensionierte B250M Mainboard von Gigabyte mit passendem Sockel 1511 zur Hand. Daher musste dieses zum Testen wieder herhalten und siehe da:

Der Prozessor läuft noch. Optimal.

Ich habe dann einen 120mm Lüfter* auf die VRMs des Mainboards ausgerichtet und diesen mit voller Drehzahl pusten lassen, während die CPU über Stunden mit Prime95 Small FFTs mit AVX und AVX2 „einbrannte“.
Als Wärmeleitpaste zwischen Heatspreader und Kühler habe ich wie eigentlich immer MX-4 von Arctic* verwendet.

Natürlich drosselte das Mainboard trotz Lüfter nach ca. einer halben Stunde alle 10 Minuten den Prozessor teilweise auf unter den Grundtakt, aber was ich herausfinden wollte wusste ich nun:
Der Prozessor läuft stabil und selbst mit dem erneut wiederverwendeten, ebenfalls unterdimensionierten Alpenföhn Sella locker 20 °C kühler als zuvor. Selbst unter diesen sehr ungünstigen Umständen findet keinerlei thermische Taktdrosselung von der CPU mehr statt!

Das habe ich bei der Recherche mehrfach gelesen, Temperatursenkungen von 10 bis 30 °C (bei Übertaktung) sollen möglich sein. Es selbst aber live zu sehen war nochmal etwas anderes – So eine extreme Verbesserung habe ich davor noch nie und auch danach nie wieder gesehen und da modernere Prozessoren von Haus aus ans thermische und leistungstechnische Limit gehen vermutlich auch nie wieder.

Was tust du da, Intel?

Die echte Erkenntnis ist, das Intel (mit Absicht?) günstigere Wärmeleitpaste statt teurerem Indiumlot bei der Produktion eingesetzt hat um diese CPUs entweder zu limitieren oder um über Zeit den Effekt zu erzielen das diese immer heisser und langsamer werden, weil die Wärmeleitpaste austrocknet und zum Teil vermutlich sogar den Kontakt zwischen Die und Heatspreader verlieren wird. Seit „Ivy Bridge“ wurde Wärmeleitpaste statt Lot verwendet, bis inklusive „Kaby Lake“ also der Generation auch dieser i7-7700K entstammt.

Die Modelle FAT und SLIM der Playstation 3 von Sony wurden auf diesselbe Art technisch mit einem Mindesthaltbarkeitsdatum versehen (Wärmeleitpaste zwischen Heatspreader und Die auf CPU und GPU). Die Super Slim ist dann Direct-Die, vermutlich aus Platzgründen.

Bzgl. dieses Projekts war das ein voller Erfolg, nun wird passende Hardware gesucht um diese CPU adequat übertakten zu können.

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