Wenn Sie Ihre Grafikkarte kontinuierlich zwischen 80 ° C und 90 ° C betreiben, ist dies tatsächlich schlecht für die Grafikkarte? Dh verkürzt es die Lebensdauer der Karte? Kann das bewiesen werden? Oder sind es nur Annahmen?
Ich verstehe, dass die Sicherheitsabschaltung für GPUs normalerweise 90 ° C (194 ° F) beträgt.
Antworten:
Lassen Sie uns die Versagensmechanismen untersuchen und sehen, wie sie durch Hitze beeinflusst werden. Es ist sehr wichtig, sich daran zu erinnern, dass die GPU nicht unbedingt schneller ausfällt, nur weil ein Fehlermechanismus mit der Temperatur schneller auftritt! Wenn eine Unterkomponente, die 100 Jahre bei Raumtemperatur hält, nur 20 Jahre hält, wenn sie heiß ist, aber eine andere Unterkomponente zunächst nur 1 Jahr dauert (aber nicht von Hitze beeinflusst wird), ändert sich die Lebensdauer Ihres Produkts kaum mit Temperatur.
Ich werde das von Simeon angesprochene Radsportproblem ignorieren, da dies nicht mein Fachwissen ist.
Auf der Platinenebene kann ich mir eine Hauptkomponente vorstellen, die mit dem Kopf „bricht“: Elektrolytkondensatoren. Diese Kondensatoren trocknen aus, und es versteht sich, dass sie bei Wärmeeinwirkung schneller austrocknen. (Tantalkondensatoren haben tendenziell auch eine kürzere Lebensdauer, aber ich weiß nicht, wie sich dies mit der Hitze ändert).
Aber was ist mit dem Silizium?
Soweit ich weiß, gibt es hier einige Dinge, die zum Scheitern führen können. Eine der wichtigsten ist hier die Elektromigration. In einem Schaltkreis bewegen sich die Elektronen, die durch Metallteile gehen, tatsächlich physikalisch um Atome. Dies kann so schlimm werden, dass es zu Lücken in den Leitern kommt, die dann zum Ausfall führen können.
Dieses Bild gibt eine gute Illustration (von Tatiana Kozlova, Henny W. Zandbergen; In-situ-TEM-Beobachtung der Elektromigration in Ni-Nanobrücken):
Dieser Prozess nimmt exponentiell mit der Temperatur zu, und daher hält der Chip in der Tat weniger lange, wenn die Temperatur höher ist und die Elektromigration die Hauptursache für das Versagen ist.
Ein weiterer Mechanismus ist der Oxiddurchschlag, bei dem die Transistoren innerhalb der Schaltung einen Gate-Punch-Through erleiden. Dies ist auch temperaturabhängig. Die Spannung hat hier jedoch einen viel größeren Einfluss.
Es gibt auch eine VT-Verschiebung, entweder aufgrund der Drift von Dotierstoffen oder aufgrund der Heißträgerinjektion. Die Dotierstoffdrift nimmt mit der Temperatur zu (es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies ein Problem darstellt, insbesondere bei digitalen Schaltkreisen, da dies ein sehr langsamer Prozess ist). Ich bin mir nicht sicher über die Temperaturabhängigkeit der Heißträgerinjektion, aber ich denke wieder, dass die Spannung hier ein viel wichtigerer Faktor ist.
Aber dann gibt es eine wichtige Frage: Um wie viel verkürzt sich die Lebensdauer? Wenn Sie dies wissen, sollten Sie sicherstellen, dass Ihre Grafikkarte die ganze Zeit kühl bleibt? Meine Vermutung ist nein, es sei denn, in der Entwurfsphase wurde ein Fehler gemacht. Schaltungen wurden unter Berücksichtigung dieser Worst-Case-Situationen entwickelt und so konstruiert, dass sie überleben, wenn sie an die Grenzen der Nennlebensdauer des Herstellers gebracht werden. Bei Personen, die Schaltkreise übertakten: Der Spannungsanstieg, den sie häufig verwenden, um den Schaltkreis stabil zu halten (da er die Schaltkreise etwas beschleunigen kann), schadet weitaus mehr als die Temperatur selbst. Darüber hinaus führt dieser Spannungsanstieg zu einem Stromanstieg, was die Elektromigrationsprobleme erheblich beschleunigt.
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Ja, es ist erwiesen, dass Wärme elektrische Komponenten verschlechtert. Metalle dehnen sich beim Erhitzen aus. Lot (wird für Stromkreisverbindungen verwendet) ist eine Metalllegierung, die sich beim Erhitzen ausdehnt. Durch ständiges Erwärmen und Abkühlen dehnen sich die Fugen ständig aus und ziehen sich zusammen, was zu Rissen und schließlich zum Versagen der Fugen führen kann.
Die obige Grafik zeigt, wie Arrhenius'Law eine Korrelation zwischen einem Anstieg der Wärme und einem Halbleiterausfall ergibt. In diesem Artikel werden die Auswirkungen von Wärme auf elektronische Komponenten beschrieben. Es geht mehr um Dinge auf Elektronenebene, die etwas außerhalb meines Wissensbereichs liegen
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Die Beziehung zwischen dem Anstieg der Sperrschichttemperatur eines Halbleiters und der Verringerung seiner MTBF (Mean Time Between Failure) ist gut bekannt.
Dieser technische Hinweis von Micron spricht darüber
In der Praxis steigt die Ausfallrate exponentiell an, sobald sich die Sperrschichttemperatur ~ 125 ° C nähert und diese überschreitet. Wenn Sie also deutlich unter dieser Temperatur arbeiten, sind kleine Schritte möglicherweise nicht so kritisch.
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