电脑没内存能工作吗

发布时间: 2023-04-10 17:18 阅读: 文章来源:转载

夏天又要来了,不仅我们需要空调降温,电脑组件更需要控制在合适的温度才能正常工作。那么,对于常见的PC组件来说,多高的温度才是极限?

01、 了解核心部件最高温度范围

在我们开始研究电脑中不同部件发热的原因之前,这里是一个简单的消费级产品可能遇到的典型最高温度的总结。

为什么加上消费级市场的限制呢?对于专门的工业情况,温度限制可以高得多,例如汽车车机的内存的额定工作温度可以高达130℃。

02 、为什么PC芯片会发热?

所有的计算机芯片。CPU、GPU、DRAM、NAND闪存等是由多种不同的材料制成的,例如半导体(如硅)、金属(如铜)、陶瓷和塑料。电荷在半导体和金属层中的流动和储存,使芯片发挥了应有的功能。

但是,这些材料会抵制这种流动或泄漏储存的电荷,而电荷携带的能量会以热量的形式散失。由于今天的芯片包含数十亿个元件(比如晶体管),它们之间通过令人眼花缭乱的线路连接,因此因热效应而损失的能量是相当多的。

例如上图的芯片原理图,铝(Aluminum)是用于半导体制造的金属互连的主要物质之一,它有两个优点:对二氧化硅(Silicon Dioxide)有很好的粘附性和高加工性。

由于铝和硅往往会相互反应,所以在由硅制成的半导体上的铝电路可能会被损坏。为了防止这种情况,需要沉积一种屏障金属(Barrier metal)。

所有添加的这些工艺,都造成了电荷流动中的能量以热量形式损失掉。

各种材料都会吸收这种热量,并使温度上升,其程度完全取决于材料本身。纯硅需要的热能比等量的纯铜要少,其温度才会升高。

让芯片的温度上升会产生一些问题。例如,金属会随着温度的升高而增加电阻,而半导体的电阻一般会降低。总之,设备的电气行为会改变,温度过高或过低,芯片都会遇到严重问题。

将CPU和GPU的温度保持在一定限度内的一个重要原因是漏电。处理器包含数十亿的FinFET晶体管(其他芯片倾向于使用MOSFET),由于它们在现在的高规格制程下达到了惊人小的微观尺寸(3nm),电荷最终会进入它不应该进入的地方。当开关处于 "关闭 "状态时,不应该有电流流过,但漏电会导致极少量的电流流过。将这个数字乘以几千万甚至上亿,最终的结果是,处理器使用的功率比它应该使用的要多得多,温度越高,这个问题就越严重,呈指数增长。

显微镜下台积电7nm N7工艺之下密密麻麻的场效应管(FinFET)

这就是为什么有一个明确定义的最大温度限制。让芯片远离一个会导致严重漏电、加剧其他持续问题(如电迁移)或导致物理问题(接触面膨胀、封装损坏)的温度。

03、CPU和GPU的最高温度是多少?

英特尔对他们的CPU应用了两个温度限制,每个型号都有,这个传统延续至少有10年了。第一个被称为Tjunction或Tj max。这是一个处理器在热控系统启动,以使热量回到控制下(也称为 "热节流")之前所允许的最大热结温度。这是通过降低时钟频率来实现的,在某些情况下,也可以降低电压。

这个温度实际上是体现的芯片本身的最中间温度,或者说是封装内最热点的温度,新的处理器都有多个传感器分布在芯片上以记录这个温度。

第二个,Tcase,更像是一个目标,而不是一个硬性限制,因为它是CPU封装(金属表面)在与合适的散热器一起使用时应该达到的最高温度。在这个温度下运行时,CPU不会有任何变化。

测量这个温度可能很棘手,所以主板制造商在CPU插座中加入了一个或两个传感器,以尝试和估计机箱内的温度进行加权计算。

如果我们看一下CPU实例,可以看到一个清晰的模式,尽管内核数量、时钟频率和功耗量增加,英特尔从7代酷睿起,仍然一直规定Tcase为72℃,最大Tjunction为100℃。

AMD对其处理器使用了类似的系统,尽管最高温度通常略高一些,为105C。

而对于今天的GPU来说,往往只有一个最高温度。Tjunction。这是因为芯片与冷却系统直接接触,而CPU和更早的GPU是由散热器或其他材料整体封装的(因此,需要一个Tcase值)。

显卡有许多传感器分布在芯片周围,报告的温度通常只是记录值的平均值,而报告最高值的单个传感器,有时比芯片的其他部分高出15摄氏度或更多,在GPU-Z之类的软件中,会显示为一个 "热点"(hotspot)数字。

由于GPU的能效水平往往比大多数CPU高得多,因此温度限制也随之降低。例如,Nvidia的GeForce RTX 4090,其450W TDP,最高温度为88℃。其他型号的产品比这要低一点,但它们大多都在80至90度的窗口内。

AMD的GPU通常比Nvidia的Tjunction值更高,Radeon RX 7900 XTX和一些老型号的极限温度为110℃。

04 、为啥好主板就是贵:因为这个部件比CPU和GPU热

上述所有组件的温度墙都在110度以下,但你的电脑中还有一些设备可以在一些非常高的温度下工作。遍布主板和显卡的电压调节器模块(VRM)在固定电压下提供大量电流,并且负载极大,温度极高。

有些模块的最高工作温度为175℃,不过150℃更为常见。不过,与我们提到的其他部件一样,它们在日常工作往往不会运行得这么热,但如果你是在玩超频,那么它们就会处于满载工作温度下。

而好主板的VRM往往都采用的昂贵大厂组件,能够承受更高的工作温度、更大的工作电流之下,持续为主板上的处理器和其他部件提供纯净、稳定、连续的电压电流输出。

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