Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Aus welchem Grund werden Prozessoren bei erhöhter Temperatur instabil?
Hallo, ich hoffe das ist das richtige Forum für diese Frage :)
Ich würde gern wissen warum GPU/CPU oder sonstetwas an Prozessoren ab einer gewissen Temperatur Fehler verursachen. Verändert sich die Leitfähigkeit? Steigt Widerstand an? Was genau ist da los?
Lawmachine79
2009-07-04, 11:51:02
AFAIK nimmt bei höherer Geschwindigkeit die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren ab. Falls also in der absoluten Zeit eines Takts (Dauer eines Takts in Nanosekunden) ein Transistor nicht geschafft hat zu schalten, gibt es zwangsläufig einen Fehler. Die Schaltgeschwindigkeit eines Transistors kann man dann durch Erhöhung der Spannung wieder beschleunigen - davon wird er allerdings wieder wärmer.
Das Silizium ist sehr hitzebeständig. Aber das enthaltene Metall(-oxid) z. B. verändert seine Eigenschaften, wenn es zu warm wird, sehr schnell. Das Gefüge ändert sich und damit die Leitfähigkeit. Der Transistor schaltet nicht mehr richtig. I. d. R. steigt der Widerstand mit steigender Temperatur. Das ist aber nur ein Aspekt an dem ganzen. Spannung, Taktfrequenz, Strukturbreite, Schaltlogik, Packungsdichte usw. gehören aber auch zu einer CPU und spielen eine ebenso grosse Rolle. Diese Parameter bestimmen direkt kritische Temperaturen in bestimmten Bereichen einer CPU.
Die Taktfrequenz kann man tätsächlich mit erhöhter Spannung steigern. Aber nicht unbegrenzt (die Temperaturkurve steigt; P=R*I^2).
Entscheidend ist auch die länger der Schaltungen (Gatter). Einzelne Transistoren schalten schnell, einige in Reihe brauchen jedoch länger bis alle durchgeschaltet haben. Daher hängt es auch davon ab, wie der Hersteller seine Schaltungen auslegt.
Dann sind noch Signallaufzeiten zu beachten.
Für jedes Halbleiterbauelement gibt es einen optimalen Temperaturarbeitsbereich. Bei zu tiefen Temperaturen funktioniert nichts, da dann zu wenig freie Ladungsträger vorhanden sind. Bei zu hohen Temperaturen sind die Widerstandskennlinien der Gate-Oxide verschoben und somit auch die U-I Kennlinien und der Transistor arbeitet nicht mehr.
Hochleitungsschaltelemente für Thz-Anwendungen auf SiC-Basis anstelle von Si (viel höhere Löcher und Elektronenbeweglichkeit) brauchen schon gerne mal 300° und mehr.
Aus diesem Grund gibt es auch "Startprobleme" beim Übertaktungsexperimenten Kühlen des CPU mit Flüssigstickstoff. Man muss den Stickstoff während des Betriebs zu geben und und kann nicht einfach die kalte CPU starten.
Tomislav
2009-07-07, 14:46:55
Hallo
@Zool
Wenn der Threadstarter deine Antwort verstehen würde dann müßte er seine Frage nicht stellen.
Grüße Tomi
Wenn der Threadstarter deine Antwort verstehen würde dann müßte er seine Frage nicht stellen.Geht es denn immer nur um die Beantwortung der Frage des Themenerstellers? Diese sollte viel mehr lediglich den Anstoß liefern, für eine Diskussion, die dann auch gerne weit über eine Antwort hinaus gehen darf.
Es ist aber schon enorm, wie wenig Gatter man seriell unterbringen kann bei hohen Taktraten. Kein wunder das der Prescott von Intel zum scheitern verurteilt war.
Generell müssen Intel/AMD immer darauf achten, dass nicht mehr als 135W TDP zuzulassen, egal wie Extrem die CPU ist.
http://download.intel.com/design/processor/designex/320837.pdf
Figure 5-2 Thermal Profile
Und genau daran sind auch die Gatter ausgelegt, so dass ein stabiler Betrieb noch möglich ist.
Ein Core i-7 920 mit 2666Mhz kostet 250€
Ein Core i-7 950 mit 3066Mhz kostet 519€
Außer dem Takt sind die CPU's identisch. Und der Preis müsste allen klar machen, wie aufwendig es ist 400Mhz mehr raus zu kitzeln. (Das ist wieder abhängig von der Lithographie. Randgruppenchips eben...)
Und der Preis müsste allen klar machen, wie aufwendig es ist 400Mhz mehr raus zu kitzeln.
Nicht wirklich, der preis ist so hoch weil die konkurrenz fehlt. Gäbe es genügend konkurrenz, wäre das 920er modell wahrscheinlich nichtmal am markt.
Ja, wenn man sich die Übertaktungsergebnisse ansieht, ist wohl anzunehmen, dass Intel noch mehr Takt geben könnte wenn die Notwendigkeit da wäre. Von der TDP her ist auch noch etwas Platz.
Tytator
2009-07-20, 12:47:53
Nicht wirklich, der preis ist so hoch weil die konkurrenz fehlt. Gäbe es genügend konkurrenz, wäre das 920er modell wahrscheinlich nichtmal am markt.
Sehe ich auch so.
Aus P/L-Sicht und vom Energieverbrauch her sind die Dinger echt inakzeptabel.
Sehe ich auch so.
Aus P/L-Sicht und vom Energieverbrauch her sind die Dinger echt inakzeptabel.
Die Energieeffizienz ist unerreicht. Der hohe Maximalverbrauch wird nur in Situationen erreicht, in denen auch deutlich mehr Leistung zur Verfügung steht als bei sparsameren Geräten.
Und der Preis?!? Find ich nicht inakzeptabel. High-End war noch nie günstig.
Es ist aber schon enorm, wie wenig Gatter man seriell unterbringen kann bei hohen Taktraten. Kein wunder das der Prescott von Intel zum scheitern verurteilt war.
uhhh...
der ist (wie alle P4s) weit besser für höhere Taktfrequenzen geeignet als alle modernen Architekturen, gerade _weil_ nur extrem wenige Gatter seriell zwischen den Registern (im Sinne von FFlop-Ansammlungen, nicht Datenspeicher-Register) liegen.
lange Pipeline (= Prescott) != lange Kombinatorik-Schaltungen
mfg,
zgep
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