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PnsMaiK 2003-07-26 12:54 AM

超頻傷害 CPU 的真相
 
蠻久之前的文章,不小心爬文爬到的,大家多少看看了解一下就好 :)

前言

有些人並不鼓勵超頻,其原因在於超頻會降低 CPU 壽命或造成系統不穩定,然而這樣的回答必定無法滿足許多人求知的慾望,以下為大家分析做更深入的分析。

超頻的好處

我想超頻的好處,不用說大家都知道,就是「省錢」。 K6-166 跟 K6-200 差價約 3000 元,我們知道每個 K6-166 如散熱得當,幾乎都可穩超 200,買 K6-166 超到 200 馬上現賺 3000 元,看到最近許多店家的 K6-200 或 MMX-200 滯銷,除了是因為降價的風波之外,其實本站「超頻者的天堂」也要負一部份的責任,真是不好意思啦。

超頻對 CPU 的傷害

有部份的人並不鼓勵超頻,因為超頻會使系統不太穩定。在超頻的情況下,系統當機或發生錯誤的可能性會增加,這的確是不爭的事實,但這僅僅是一種可能性而已。我要說的是,一個超頻的系統,我們還是可以把他搞得很穩定。另一個人們不鼓勵超頻的原因是,超頻所產生的高溫會使 CPU 減低壽命,這是今天所要討論的重點。

以下是一篇 BBS 的舊信,內容說道,雖然 IMPP 120 很吸引人,但許多人曾對它的壽命非常懷疑,IMPP 120 超到 200 之後,到底壽命還剩多少? 這是個值得令人深思的問題。

>: 那現在花個 3000 多塊買 IMPP 120 大家認為有價值嗎 ?
>: 能超頻 200 MHz 固然令人心動,但 CPU 的壽命會很長嗎 ?

根據電子學理論,頻率提高(如果穩定)對於元件壽命並不會有影響, 但是頻率變高後,卻會產生較高熱量,例如,如果P133是12W的話, P200=12*(1+(200-133)/133)=18W,多出這六瓦在這一顆小小CPU裡, 如散熱不好將會產生極高溫度,溫度對半導體卻是一大殺手,因為半導體對溫度是一個正回授的感應,所以如果你超頻的話,一定要加強case 的空氣流通,以及CPU風扇的加強,我保證等到下一世代CPU來臨時, 你的超頻CPU還是不會壞! (備註:Si這材料本身就是一個很穩定的物質) 歡迎來信討論 ulh@honey.ee.nsysu.edu.tw


為了了解這個問題,我們必須先了解「超頻」對 CPU 所造成的傷害。為什麼「超頻」會對 CPU 造成傷害? 其實原因很簡單,就是熱(heat)。超頻會產生大量的熱,使 CPU 溫度升高,而引發「電子遷移」現象(後面會談到)。而為了超頻,我們通常都要增加電壓使訊號更清晰,如此一來,產生的熱又更多了。然而我們必須明白的是,並不是熱直接傷害 CPU,而是熱所導致的「電子遷移現象(electromigration)」在毀損 CPU 內部的晶片。很多人說他的 CPU 超到燒掉,其實嚴格來說,應該是高熱所導致的電子遷移現象所引發的結果。

Tom's Hardware 指出,為了防止電子遷移現象的發生,我們必須把 CPU 的表面溫度控制在攝氏 50 度以下,這樣 CPU 的內部溫度就比較可以維持在 80 度以下,於是電子遷移現象就不會發生。電子遷移現象並非立刻就毀損你的晶片,他是一種慢性的過程,或多或少的降低你 CPU 的壽命,假如你讓你的 CPU 持續在非常高的溫度底下工作。

何謂電子遷移現象(electromigration)

那麼「電子遷移」到底是什麼? 「電子遷移」屬於微電子科學的領域,在 1960 年代初期才被廣泛了解,是指電子的流動所導致的金屬原子移動的現象。 (electro-電子的,migration-遷徙或移動,此處翻成電子遷移,也有人翻成離子遷移或金屬遷移,不管怎樣,了解意義最重要)

在電流密度很高的導體上,最典型的就是 IC (積體電路) 內部的金屬導線(metal line),電子的流動會帶給上面的金屬原子一個動量(momentum),而使得金屬原子脫離金屬表面四處流竄,結果就導致金屬導線表面上形成坑洞(void)或土丘(hillock)(如右圖),造成永久的損害。這是一種慢性的過程,一旦情況越來越嚴重,到最後就會造成整個電流短路(short),整個 CPU 就宣告報銷了。

http://audi.nchu.edu.tw/~s8239040/em.jpg

你可以把「electromigration」想像是洪水氾濫,造成地面滿目瘡痍的景象,或是颱風過境,建築物被吹的東倒西歪。我想這樣的比喻應該蠻恰當的。

「電子遷移」受許多因素影響,其中一個是電流的密度。電流密度越高,電子遷移現象就越顯著。從 CPU 的發展史,我們可以發現,為了把 CPU 的 die size 縮小, IC 越做越小,線路做的越細越薄,如此,線路上的電流密度就變得很大,所以電子的流動所帶給金屬原子的動量就變得很顯著,金屬離子就容易從表面脫離而四處流竄,形成坑洞或土丘。另外一個因子就是溫度,高溫有助於「電子遷移」的發生,這就是為什麼我們要把 CPU 的溫度維持在 50 度以下(手摸起來溫溫的)。至於溫度是如何影響「電子遷移」,有興趣的朋友可以自己去研究研究。

結語

由以上的分析,我們了解超頻會對 CPU 造成傷害的原因在於高熱所引發的電子遷移現象,所以只要我們做好散熱,超頻甚至一點危險也沒有。

我並不是電子科出身的,以上的內容都是參考網路上的資料整理而得,所以或許會有一些錯誤,所以我做了一個留言版,還望此領域的前輩或高手出面指教,另外你也可發表自己的看法。

(本文作者 jackky)
P.S 留言板網址已掛..所以沒將超連結貼出來 =.=

luen 2003-07-26 02:04 AM

謝謝,滿有參考價值的!

羅迪 2003-07-26 09:27 AM

不錯啦,很辛苦的說。
謝謝!

Squall 2003-07-26 09:56 PM

不錯的文章,應該可讓想超頻又不敢嘗試的人得到許多知識。
 
不錯的文章,應該可讓想超頻又不敢嘗試的人得到許多知識。
CPU核心電壓別加太多,且能克服散熱問題的話,超頻不是問題。
尤其是到P4架構,只要調外頻,時脈要多個200~300也不是問題。P4 2.4b 不加壓超到2.7GHz是很平常的事情,不像P 233時代,超到266算是蠻不容易的事情,時脈也才多個33 MHz。

getter 2003-07-26 10:15 PM

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因為半導體對溫度是一個正回授的感應,所以如果你超頻的話,一定要加強case 的空氣流通,以及CPU風扇的加強,我保證等到下一世代CPU來臨時, 你的超頻CPU還是不會壞! (備註:Si這材料本身就是一個很穩定的物質) 歡迎來信討論 ulh@honey.ee.nsysu.edu.tw
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>因為半導體對溫度是一個正回授的感應
不是吧,應該是負溫度係數效應吧,一般正溫度係是指溫度升高時,其物質
內部的阻抗也越高(一般是金屬才有的現象),反之為 "負溫度係數"。

半導體的損壞,主要為順向電流過載或是逆向電壓過載(超過其規格時,亦
發生材質崩潰) ,那隨著的溫度上升半導體的內部阻抗就會下降,其通過的
電流亦逐步增加,直到材質崩潰為止為止。那長時間所產生的"電子飄移現
象" 可能改變其原有的 IC 線路佈局而演變成局部的 OPEN 或 Short ,而
照成更進一步損壞......。不然怎麼會有人說,電子產品怕熱,是怎麼來的。



揭穿前超頻者天堂賴堂主的荒謬散熱論
http://salebios.tiger2.net/document/007.htm


不是我太那個,而是那篇古董文章,部分的講的怪怪的。

yayaya 2003-07-26 10:23 PM

謝謝
受益ㄌ~~~

dos622 2003-07-27 12:42 AM

其實所謂的正回授是指當結果的值越大,導致某一相關參數回授後造成
"貧者愈貧、富者愈富"的開放性響應,由筆者的敘述得知,是因為"溫度"越高
導致"電流"增加(半導體的負溫度係數效應特性),而電流增加又將導致溫度的提升.....這和getter您所說的"負溫度係數效應"其實是相同的,所以PnsMaiK所貼的文章敘述並無不妥或錯誤的地方,
回授的應用理論對於我這種電子科的人或電機科的人出身的人是再了解不過的事,所以兩位說的都沒錯..........^_^

starforce 2003-07-27 02:30 PM

這都是一些電子學理論啦 喜歡研究的就書翻一翻囉
不過對這頭大的人 簡單來說 加強散熱囉 ㄏㄏㄏ

b8420 2003-07-27 04:15 PM

不錯的文章,學到很多

hong99 2003-07-27 06:40 PM

多看多學是我ㄉ宗旨。
感謝說明。

squall5229 2003-07-28 11:50 AM

謝謝教學

nio 2003-07-29 02:48 PM

很棒的知識!!

貝斯特 2003-07-30 04:31 PM

感謝

janfu888 2003-07-30 04:34 PM

蠻有參考價值

yang88 2003-07-30 05:22 PM

謝謝教學


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