Чи можна довести, що робота з графічним процесором на високих температурах погана для карти?

11

Якщо ви постійно працюєте з відеокартою при температурі від 80 ° до 90 ° C (176 ° F і 194 ° F), чи це насправді погано для відеокарти? Тобто це скорочує термін служби карти? Чи можна це довести? Або це просто припущення?

Я розумію, що безпека відключення для графічних процесорів зазвичай становить 90 ° C (194 ° F).

hardware computers graphics

— Даніель
джерело

"Вимкнення безпеки" багато в чому залежить від того, де вимірюється температура та який процес та максимальна температура була розроблена в контурі. Я пам’ятаю, що деяке покоління процесорів Intel мали максимальну номінальну температуру 110 ° C, що викликало занепокоєння певних любителів обладнання, тому що вони думали, що мікросхеми знищать себе. Спойлер: Вони цього не зробили.

— Джорен Ваес

1

Я думаю, що це питання сильно пов'язане з цим іншим питанням ic-product-life-life-as-function-of-junction-temperature . Підсумок цього питання полягає в тому, що кожні 15 ° C вище кімнатної температури вдвічі зменшують тривалість життя ІС. Таким чином, використання графічної картки при температурі 90 ° C порівняно з 80 ° C скоротить її термін експлуатації на ~ 37% (тож якщо тривалість життя 8 років із 80 ° C, це замість цього ~ 5 років із 90 ° C)

— Гаррі Свенссон

1

Закон Археніуса ближче до 50% нижчого підйому MTBF / 10'C, але для діелектриків слід враховувати й інші фактори, коли вони починаються зі значно нижчим MTBF, як 1000 h @ 85h або 105h, тому я підозрюю, що вони використовують шапки з рейтингом 105 ° C або краще.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

21

Давайте вивчимо механізми відмов і подивимось, як на них впливає тепло. Дуже важливо пам’ятати, що тільки тому, що механізм відмови відбувається швидше з температурою, GPU не обов’язково вийде з ладу швидше! Якщо підкомпонент, який триває 100 років при кімнатній температурі, триває лише 20 років, якщо він гарячий, але інший підкомпонент триває лише 1 рік для початку (але це не впливає на тепло), термін служби вашого продукту навряд чи зміниться з температура.

Я проігнорую проблему, пов'язану з їздою на велосипеді, про яку говорив Симеон, оскільки це не моя експертиза.

На рівні плати я можу придумати один основний компонент, який буде «ламатися» з головою: електролітичні конденсатори. Ці конденсатори висихають, і добре розуміється, що вони швидше висихають при подачі тепла. (танталові конденсатори також мають коротший термін експлуатації, але я не знаю, як це змінюється нагріванням).

А як щодо кремнію?

Тут, як я розумію, є кілька речей, які можуть спричинити збій. Однією з головних тут є електроміграція. У ланцюзі електрони, що проходять через шматочки металу, фактично фізично переміщаються навколо атомів. Це може стати настільки поганим, що призведе до розривів провідників, що може призвести до виходу з ладу.

Це зображення дає хорошу ілюстрацію (від Тетяни Козлової, Генні В. Зандберген; спостереження TEM TEM за електроміграцією в нанобріджів Ni):

Цей процес збільшується експоненціально з температурою, і, таким чином, чіп триватиме менше часу, якщо температура буде вище і електроміграція є основною причиною відмови.

Механізм пилу - це оксидний пробій, де всередині ланцюга транзистори будуть зазнавати прорізу через ворота. Це також залежить від температури. Однак напруга має тут значно більший вплив.

Існує також зміна ВТ, або через дрейфу допантів, або через ін'єкцію гарячого носія. Збільшення відтоку дози з підвищенням температури (але це навряд чи буде проблемою, особливо з цифровими схемами, оскільки це дуже повільний процес). Я не впевнений у температурній залежності від нагнітання гарячим носієм, але, думаю, знову напруга є набагато важливішим фактором.

Але тоді виникає важливе запитання: на скільки це скорочує тривалість життя? Знаючи це, чи слід переконатися, що ваша відеокарта постійно залишається крутою? Моя здогадка ні, якщо тільки на стадії проектування не була допущена помилка. Схеми розроблені з урахуванням цих найгірших ситуацій і зроблені такими, що вони виживуть, якщо їх буде висунуто до граничних значень для номінального терміну експлуатації виробника. У випадку, якщо люди розігнали ланцюги: Підвищення напруги, яке вони часто використовують, щоб підтримувати стабільність ланцюга (оскільки це може трохи прискорити ланцюги), принесе набагато більше шкоди, ніж сама температура. Крім того, це підвищення напруги призведе до збільшення струму, що значно прискорить проблеми електроміграції.

— Джорен Ваес
джерело

2

Це якісь фантастичні образи, я завжди цікавився, як виглядатиме електроміграція фізично.

— Cursorkeys

9

Так, доведено, що тепло погіршує електричні компоненти. Метали розширюються при нагріванні, припой (використовується для з'єднання електричних ланцюгів) - це металевий сплав, тому він розширюється при нагріванні. Постійне нагрівання та охолодження призведе до того, що суглоби постійно розширюватимуться та стискатимуться, що може призвести до розтріскування та зрештою виходу з ладу з'єднання.

На графіку вище показано, як Arrhenius'Law дає кореляцію між збільшенням тепла та відмовою напівпровідника. У цій статті детально описано вплив тепла на електронні компоненти. Він більше стосується речей на електронному рівні, що трохи поза моєю сферою знань

— Симеон Р
джерело

1

Я можу повірити, що їзда на велосипеді є поганою, як ви говорите, розширенням і скороченням, але чи є проблема з бігом при великому навантаженні, а отже, і високій температурі весь час?

— Колін

Я дизайнер ІС, тому я мало знаю про режими відмов на платі, але за весь час ремонту речей (як хобі) мені ще довелося зіткнутися з невдачею внаслідок розширення їзди на велосипеді, тому мені доводиться сумніватися, наскільки важливим є його порівнюють з іншими механізмами.

— Джорен Ваес

1

@Colin немає такого поняття, як "велике навантаження весь час"; якщо ви просто не видобуваєте біткойн на своєму графічному процесорі, буде кілька секунд, де буде більше навантаження, ніж інші. Оскільки охолодження має бути досить потужним на графічних процесорах, це вже призводить до згаданих проблем. Див.: Кільце смерті XBox.

— Маркус Мюллер

@ MarcusMüller там абсолютно є. І не має значення, що навантаження не є абсолютно постійною. Для їзди на велосипеді важливий темп дельти. Картка, яка займає 99% часу при 95-100% навантаженні (тобто обчислюється) в межах розроблених темпів, була б набагато менш чутлива до гіпотетичного пошкодження на велосипеді, ніж та сама карта, що коливається між 0% і 100% дико 50% the if (тобто ігри).

— Дан М.

6

Взаємозв'язок між підвищенням температури з'єднання напівпровідника та зменшенням його MTBF (середній час між відмовою) добре зрозумілий.

Ця технічна записка від Micron говорить про це

На практиці коефіцієнт відмови збільшуватиметься експоненціально, коли температура стику наблизиться і перевищить ~ 125 ° C, тому якщо ви працюєте набагато нижче цієї температури, невеликі кроки можуть бути не такими критичними.

— йорібама
джерело