Skąd bierze się granica 100°C w procesorach i układach graficznych?

Kilka tygodni temu wielu użytkowników nowych kart graficznych AMD RX 7900 XT i 7900 XTX zgłaszało temperatury na swoich kartach graficznych przekraczające 100°C. AMD szybko wyszło z inicjatywą i stwierdziło, że jest to normalne i nie stanowi problemu. . Jednak większość procesorów i kart graficznych zabezpiecza się „wyłączając się” przed osiągnięciem 100°C, a powodem tego jest ich konstrukcja.

Procesory i GPU karty graficznej wykonane są z krzemu, w większości topiącego się w temperaturze ponad 1400 ºC. Coś, o czym nie wszyscy wiedzą, to fakt, że w dzisiejszych procesach produkcyjnych dodaje się inne materiały. Prawdziwy powód ograniczenia do 100°C leży w innym materiale, o którym prawdopodobnie nie zdawaliście sobie sprawy.

Skąd bierze się granica 100°C w procesorach i układach graficznych?

Otóż wiedząc, że krzem topi się w temperaturze 1400°C, można by pomyśleć: „dlaczego procesory „wyłączają się”, gdy osiągną temperaturę 100°C?” Powodem jest połączenie karty graficznej z płytką drukowaną. Oba elementy są produkowane osobno i są spajane za pomocą cyny.

To właśnie cyna ogranicza temperaturę pracy procesorów. Przybliżona temperatura topnienia cyny wynosi 230 °C, choć może się ona różnić w zależności od składu stopu. Czysta cyna nie jest używana w lutowaniu, stosuje się różne kombinacje materiałów.

Z ponad 1400 ºC przeszliśmy do około 230 ºC, więc granica 100 ºC zaczyna mieć większy sens. Pozostaje jeszcze spory margines, można by pomyśleć, że producenci mogliby zmodyfikować „gaszenie” chipu pod kątem ochrony w temperaturze 150°C, ale nie jest to wcale wskazane.

Nie ma znaczenia, że cyna topi się w 230°C, problemem jest naprężenie lutu. Gdy materiał się nagrzewa, rozszerza się, a gdy stygnie, kurczy. Taka „prosta” rzecz powoduje silną degradację cyny. Do tego stopnia, że niejednokrotnie karta graficzna, która nie działa, po reballingu działa idealnie.

Reballing? Co to jest?

Normalnie robi się to tylko na kartach graficznych, poprzez wyjęcie GPU z płytki drukowanej karty graficznej. Nie robi się tego na procesorach, ponieważ jest to znacznie bardziej skomplikowane i  połączenia lutowane są bardzo małe.

Mówiąc najprościej, reballing polega na podgrzaniu GPU do momentu, aż cyna się upłynni i będzie można ją usunąć. Następnie cała ta stara cyna, która nie pozwalała na przewodnictwo jest usuwana i zastępowana nową cyną. Jest ona ponownie podgrzewana i lut jest idealny.

Z tym procesem wiąże się wiele problemów i trudności. Po pierwsze, wymaga bardzo specyficznych i drogich maszyn. Wymaga to również sporej wiedzy technicznej, aby nie połamać karty graficznej lub nie uszkodzić jej z powodu nadmiernego nagrzewania się. Na domiar złego wymaga dobrej wentylacji, gdyż cyna często łączona jest z ołowiem, który jest bardzo toksyczny.

Złą praktyką, która jest stosowana, jest robienie tego w domowym zaciszu. Powodów dla których nie powinno się tego robić jest kilka, ale najważniejszym jest to, że część cyny i ołowiu zamienia się w gaz i paruje. Oba te materiały są wysoce toksyczne i nawet jeśli dobrze wyczyścisz, te metale mogą dostać się do twojego jedzenia i jeśli zostaną połknięte, spowodują poważne problemy zdrowotne.

Dlaczego nie można zastąpić cyny?

Pewnie uważasz, że cynę należy zastąpić innym materiałem. Prawda jest taka, że nie ma lepszego materiału z następujących powodów:

  1. Cyna jest bardzo tania i łatwa w produkcji.
  2. Oferuje dobrą stabilność w wysokich temperaturach (powyżej 50°C).
  3. Można ją dość łatwo uformować
  4. Niestety, obecnie nie mamy ciekawej alternatywy dla tego materiału. Inne materiały są badane i niektóre z nich są stosowane, szczególnie w przypadku sprzętu, który będzie poddawany dużym obciążeniom termicznym. Jednak komercyjnie cyna, ze względu na swoje właściwości, jest najlepszym i najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem.

 

Rekomendowane artykuły