Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Zu hohe Temperatur -> ?
TheLord
2007-11-23, 17:54:41
Heyho,
ich überlege gerade, was genau eigentlich die Auswirkungen einer zu hohen Temperatur am Chip sind. Man redet immer von irreparablen Schäden, Zerstörung des Chips etc., aber was genau passiert eigentlich? Silizium und dessen Oxide schmelzen erst bei weit höheren Temperaturen, das kann es also nicht sein. Was dann?
mfg
Die Antwort ist ziemlich einfach.
Da Silizium ein Halbleiter ist, welche einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen (leiten als bei Wärme besser), fließt ein immer höherer Strom bei zunehmender Wärme.
Dieser führt dann ganz einfach dazu daß die Leiterbahnen durchbrennen. Evtl. kommt es auch Chipintern zu Kurzschlüssen aufgrund von Überschlägen zwischen 2 Leitungen mit unterschiedlicher Spannung.
Edit: Es könnten auch die Transistoren (okay, Feldeffekttransistoren) aufgrund eines zu hohen Stromes durchbrechen, danach schaltet so ein Transistor halt einfach nicht mehr, sei es daß er dauerhaft leitet oder halt gar nicht mehr.
Auf jeden Fall führt egal was dazu daß der Chip unbrauchbar wird.
es ist praktisch unmöglich heutige siliziumchips durch zu hohe temperaturen zu beschädigen, da diese schon viel früher nicht mehr zuverlässig arbeiten und abstürzen.
es wäre ohne probleme möglich, einen siliziumchip mit 150° C arbeiten zu lassen, allerdings würden heutige CPUs dabei nicht mehr zuverlässig arbeiten.
Da Silizium ein Halbleiter ist, welche einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen (leiten als bei Wärme besser), fließt ein immer höherer Strom bei zunehmender Wärme.
Dieser führt dann ganz einfach dazu daß die Leiterbahnen durchbrennen.
die leiterbahnen sind nicht aus silizium sondern aus aluminium bzw. heutzutage meistens aus kupfer.
Avalox
2007-11-23, 18:07:41
Die Halbleiter sind dotiert. Ab gewissen Temperaturen geht die Dotierung verloren (Störstellenerschöpfung) und das Bauteil verliert seine Funktion.
Ist übrigens ein schleichender Prozess und nicht mit einer Rauchwolke verbunden.
TheLord
2007-11-23, 18:07:55
@Gast: Was heißt denn für dich "nicht mehr zuverlässig arbeiten"? Warum ist das nicht mehr der Fall?
@Gast: Was heißt denn für dich "nicht mehr zuverlässig arbeiten"?
es treten rechenfehler auf, die schlussendlich zum absturz führen.
Warum ist das nicht mehr der Fall?
die transistoren schalten mit höherer temperatur immer langsamer. irgendwann ist der punkt erreicht, wo der kritische abschnitt der rechenpipeline nicht mehr mitkommt und keine vorhersehbaren ergebnisse mehr ausspuckt.
die leiterbahnen sind nicht aus silizium sondern aus aluminium bzw. heutzutage meistens aus kupfer.
Äh, klar. Aus was auch sonst, grr. Hätt ich jetzt auch selbst dran denken können. Waren die überhaupt jemals aus Silizium?
Ist übrigens ein schleichender Prozess und nicht mit einer Rauchwolke verbunden.
Na ja, dann zieh mal den Kühlkörper von z.B. nem alten Athlon XP ab... (an das THG Video denk)
Klar, das war ein extremer Fall, aber es war die Überhitzung die das ganze verursacht hat.
TheLord
2007-11-23, 18:33:20
Ja, das Video war gut. :) Was genau wurde da eigentlich zum Schmorbraten?
Avalox
2007-11-23, 18:40:59
Ä
Na ja, dann zieh mal den Kühlkörper von z.B. nem alten Athlon XP ab... (an das THG Video denk)
Klar, das war ein extremer Fall, aber es war die Überhitzung die das ganze verursacht hat.
Ich wollte nur damit sagen, dass Temperaturen, lange vor dem Durchbrennen und Rauchwölkchen erzeugen den Prozessor schon schädigen und zerstören.
Sonst könnte man ja zum Schluss kommen, dass wenn die CPU läuft die Temperatur ja passen muss. Nein tut sie nicht.
Ja, das Video war gut. :) Was genau wurde da eigentlich zum Schmorbraten?
Ein Athlon MP Typ Palomino
http://www.tomshardware.com/de/Athlon-Brand-Kuhler,testberichte-342-7.html
Nur der Link zu dem Video geht nicht mehr, aber auf den Bildern sieht mans auch.
Ich wollte nur damit sagen, dass Temperaturen, lange vor dem Durchbrennen und Rauchwölkchen erzeugen den Prozessor schon schädigen und zerstören.
Sonst könnte man ja zum Schluss kommen, dass wenn die CPU läuft die Temperatur ja passen muss. Nein tut sie nicht.
Das ist natürlich vollkommen richtig.
Obwohl, solange die CPu nicht falsch rechnet passt die Temperatur ja schon noch (Haarespalt :redface: ). Zumindest für den Moment, das kann natürlich im nächsten schon zur Katastrophe führen.
Edit: Fällt mir gerade noch was ein: wie wird das dann bei Hochtemperaturchips gemacht? Wesentlich größere Strukturbreiten mit anderer Dotierung bzw. andere Halbleitermaterialien?
Also bei CPU & GPU wird es schwierig die Schwelle zu überschreiten. Eine Core 2 CPU schaltet automatisch bei etwa ~100 Grad ab. Innerhalb weniger Millisekunden. Da kannst du selbst den Lüfter im Betrieb abbauen und nix passiert.
Bei den GPUs gibts so eine Grenze auch und die meisten dürften ab etwa 120-130 Grad anfangen Bildfehler zu produzieren und werden bei ATI dann z.B. resetted oder liefen nur noch einen Blackscreen.
Problematisch stelle ich mir das lediglich beim RAM vor, aber der ist widerum auch für relativ hohe Temperaturen ausgelegt.
Ich frage mich nur warum die GPU's höhere Temperaturen aushalten als CPU's bevor sie abschalten, obwohl GPU's ja sogar deutlich komplexer sind.
Nur wegen dem höheren Takt der CPUs? Wobei beim G80 die Shader ja auch schon 1,4-1,5 Ghz mitmachen und die halten trotzdem so hohe Temps aus.
Tesseract
2007-11-23, 19:37:01
Ich frage mich nur warum die GPU's höhere Temperaturen aushalten als CPU's bevor sie abschalten, obwohl GPU's ja sogar deutlich komplexer sind.
ich denke mal weil sie, was hotspots, spannungen, fertigung usw. angeht, eher "konservativer" gestaltet sind.
Ich frage mich nur warum die GPU's höhere Temperaturen aushalten als CPU's bevor sie abschalten, obwohl GPU's ja sogar deutlich komplexer sind.
das ist eine reine designentscheidung, die zulässige temperatur hängt (zumindest momentan) nicht davon ab was die materialien aushalten sondern, wie lange sie noch stabil arbeiten.
Nur wegen dem höheren Takt der CPUs? Wobei beim G80 die Shader ja auch schon 1,4-1,5 Ghz mitmachen und die halten trotzdem so hohe Temps aus.
nur weil die taktraten ähnlich sind, heißt das noch lange nicht dass die transistoren auch gleich schnell schalten müssen, das hängt stark davon ab wie die pipeline aufgebaut ist und lässt sich von außen nicht beurteilen.
wobei die ALUs des G80 eh schon recht nah am limit laufen. lüftersteuerung des G80 regelt die kerntemperatur auf ~90°C, das ist für standardtakt kein problem, allerdings bei 1620MHz schon etwas zu viel. mit 80° kerntemperatur sind dagegen di 1620MHz kein problem.
Ich frage mich nur warum die GPU's höhere Temperaturen aushalten als CPU's bevor sie abschalten, obwohl GPU's ja sogar deutlich komplexer sind.
Könnte mir vorstellen, weil CPUs näher "am Grenzbereich" arbeiten.
Immerhin ist deren Taktrate zT doppelt so hoch, eventuell schaffen sie es einfach nicht mehr bei diesen hohen Taktraten bei so hohen Temperaturen noch richtig zu rechnen.
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