Intel anger max temperaturen Efter Tcase också kallat Tc. Tcase är IHS temperaturen på ovansidan i centrum där vi monterar kylaren emot.
På integrerade kretsar så har alltid Tj högre temperatur än Tc eftersom Tj representerar den varmaste delen av kisel chipet.
När Tj når sitt max värde så bör Tc göra det med.
Vi vet redan att intel specificerar Tcase till 67.9C för en i7 920 och vi vet att Tj för i7 är 100C så då kan vi anta att vid Tcase om 67.9C för en i7 920 är Tj 100C.
Varför intel anger Tcase och inte Tjmax är för att skillnaden mellan Tcase och Tj varierar med Arena på chippet och effekten chipet avger per area. Alla i7 har i princip samma area skiljer några mm mellan Lynnfield och bloomfield så marginellt men vi vet att dom har 95W TDP respecktive 130W TDP. Vi vet att kisel har en specifik termisk resistans eller termisk ledningsförmåga likaså koppar som IHS utgör. Denna resistans är identisk oavset effekt därför komme temperaturskalan öka mellan Tj och Tcase vid högre effekt och sjunka vid lägre effekter. Därför en i7 860 har Tcase om ca 73C medans en i7 920 har ca 67.9C om mitt minne inte sviker. Eftersom 920 är varmare så är ju skillnaden i temp större om man tar 100-67.9 än om man tar 100-73 för i7 860.
Börjar man överklocka så kommer Tcase värdet att sjunka för vad som är max. Skulle man klocka en i7 920 till 4Ghz så kommer man behöva hålla Tcase mycket lägre än 67.9C eftersom skillnaden mellan Tcase och Tj kommer öka.
Och som ni ser är det ganska feta skillnader i temp mellan Kärnan och IHS ovansida. IHS är väl ca 2mm tjock kanske? Kanske mindre. Kislet som utgör processorn för 300mm wafer är 0.775mm tjockt eller 0.925 för 450mm wafer. Mins inte vad intel tillverkar dagens i7 på för wafer storlek.
Traditionellt kisel bör tåla 125C eller så max så 100C max temp är igen omöjlighet. Dock mer troligt att anslutningarna till chipet ger upp av elektronmigration där atomer börjar röra sig i metallen pga höga strömmar och temperaturer sedan kan det uppstå höga stressar på förpackningen kislet sitter i som kan ha sönder den också.
Därför jag säger att överklockarens värsta mardröm är inte temperaturen det är ökad spänning för det ökar också strömstyrkan också. Det gör även ökad frekvens men inte i samma storleksordning men kombinerar man do mtvå så får man snart ganska feta strömstyrkor.
Ökade strömmar är största orsaken till elektronmigration och elektronmigration uppstår för elektroner krockar med atomer och i en perfekt värld hade atomerna legat i en perfekt ordning och elektronerna hade inte krockat med dom men så är det inte. Och ju varmare atomer är ju mer rör dom sig och ju mer krockar elektronerna med dom därför temperaturen spelar in till viss del. Eftersom strömmarna är så höga så har elektronerna energi nog att slita loss atomerna och transportera dom med sig vilket leder till att ledningsbanorna till slut brister i ändan där emigrationen börjar. Lite som vatten som långsamt rinner ner från A till B.
Dessutom sker elektronemigrationen vid lödningarna vid lägre strömmar än i koppar eller aluminium så dom som blir påverkade först. Och sådan sitter även i processorn för att ansluta kislet chipet med benen på processorn eller kontaktytorna.
Temperatur bidrar till Elektronmigration också. Enkla förklaringen till det är att ett chip alltid läcker. Betyder helt enkelt att transistorer inte håller tätt. Så länge dom har spänning tillförda sig men ej öppna alltså där dom skickar signalen vidare så läcker dom även stängda ca 30% av sin totala strömförbrukning som dom annars har öppna.
Läckaget står i direkt relation till spänning och temperatur. Högre spänning eller temperatur ger mer Elektronmigration.
En i7 processors strömförbrukning utgör 30% läckströmmar. Det är på default Vcore. Vid överklockning där Vcoren ökar så ökar även läckaget. Intel har lagt i7 där den har bäst prestanda per watt där det inte lägre lönar sig att sänka spänningen på bekostnad av lägre frekvens. Så ökad spänning ger mer läckage vilket ökar strömmen processorn drar vilket ökar Elektronmigrationen. Men ökar temperaturen ökar även Elektronmigrationen. SÅ en sval CPU bör dra mindre ström en än varm vilket betyder att en sval också bör lida av lägre elektronemigration.
Temperaturfaktorn är så klart en faktor CPU tillverkare noggrant tittar på men deras beräkningar och krav baseras på en icke klockad processor. Bara en vanlig överklockning kan öka strömstyrkan med 50-60% genom processorn och i extremare fall fördubbla den. Avsevärt ökad temperatur kanske ökar likströmmarna med några procent över normala 30% men ökad spänning kommer öka läckströmmarna bra mycket mer och i slutändan hur mycket beror helt på hur mycket man drar upp spännigen. Så temperaturen har en påverkan absolut men förhållandevis liten jämfört med vad ökad spänning bidrar med. Ökad spänning bidrar direkt till mer läckströmmar sedan bidrar det till högre ström också i kombination med högre frekvens så blir det direkt den stora faktorn som kommer avgöra hur länge processorn håller innan Elektronmigrationen dödar den. Inte temperaturerna. Kan lika väl köra 80C med luft eller 40C med vatten. Kör du extremt höga strömmar tack vare hög spänning och frekvens så kommer båda dö inom nästan samma tidsram. Skillnaden kommer vara lite till fördel för den kallare men inte så det spelar någon roll.
Nortwood processorerna på 130nm var ett praktexempel på processorer som dog av elektronemigration vid 1.65V eller mer vill jag minnas. Ca 6 månade tog det då och temperaturerna hade minimal betydelse.
