Miért használnak a CPU-k egyre gyakrabban szilikonzsírt forrasztás helyett a hő elvezetésére?

Az Intel egyre gyakrabban használ szilikonzsírt a hő elvezetésére az IvyBridge után, és még a drága X széria sem védett. Míg a túlhúzás szerelmeseinek kényelmes a fedelet kinyitni, a hétköznapi fogyasztóknak kétségeik vannak. Néhány dollár megtakarítása érdekében a több ezer dolláros csúcskategóriás sorozat feláldozza a hőelvezetést. Ez tényleg helyénvaló? Mi az oka a szilikonzsír növekvő népszerűségének?

Először is, a szilikonzsír termikus diffúziós teljesítménye valóban gyengébb, mint a forraszanyagé, ami kétségtelen. De a CPU szilikonzsír nem olcsó közönséges szilikonzsír, és nem is az a fogkrém, amelyet sokan kinevetnek. A szilikonzsír használata valóban költségmegtakarítást jelent. Ha nem magán a hőleadó anyagon van a hangsúly, annak mélyebb okai vannak. A mögöttes alapelvek pontosabb megértése érdekében' ismerjen meg néhány alapvető CPU-ismeretet.

A matricát egy csoport fekete Underfill töltőanyaggal rögzítik az aljzatra, majd szilikonzsírral vonják be, majd a hűtőbordára. Ahogy a Die egyre több hőt termel, és sokan összetörik a Die-t, hogy a hűtőbordát közelebb illesszék, az Intel védőburkolatokat és Die-t kezdett hozzáadni a most látható asztali számítógép kialakításához. A gépi CPU alapvető megjelenése:

IHS: Integrált hőelosztó. Ezt látjuk az ezüst fedővel. Vannak, akik azt hiszik, hogy alumíniumból készült, de valójában a fő anyaga a réz, mivel a réznek nagy a hővezető képessége. Ezüst, mert nikkelréteggel van bevonva. A nikkel felületként való használata jobban kompatibilis lehet a fenti szilikonzsírral:

A réz burkolaton lévő termikus interfész anyagát TIM1-nek (Thermal Interface Material) hívják, a rézburkolat alatti hővezető képességet pedig egykor TIM2-nek hívták. A réz burkolat nagyobb területre juttathatja a Die hőjét, és a hőt egy nagyobb hűtőborda rendszerbe (Heat Sink) juttathatja el a TIM1-en keresztül, hogy megkönnyítse a hőelvezetést.

Ami a'rosszabb, az az, hogy a forrasztásban maradt, szabad szemmel nem látható buborékok nagymértékben súlyosbítják ezt a deformációt. A CPU használatával a forraszanyagban esetleg megjelenő repedések is erősítik ezt a hatást. Ahogy a vasúti pálya tágulási hézagokat hagy, úgy a szilikonzsír TIM2 csatlakozás is pufferteret hagyhat a szerszám és a réz burkolat számára különböző tágulási arányokkal, ezzel kiküszöbölve ezt a veszélyt. Egy nagyobb szerszám jobban el tudja juttatni a hőt az aljzatra és az IHS-re, és az egységnyi területre eső deformáció is kicsi. A kis Die súlyosbítja ezt a jelenséget, és hajlamosabbá teszi a problémákra.

A forrasztási csatlakozás nagyon nehéz, és a szilícium anyagának a rézburkolathoz való forrasztása nagy probléma. A hatékony illeszkedés érdekében az anyagot többször meg kell dolgozni:

Ennek ellenére a forrasztás negatív hatással lesz a hozamra és a termelési költségekre. A forrasztási folyamatnak a hősűrűség növekedése miatti megnövekedett nehézségével párosulva, a forgácsgyártók nem várnak alternatívák megtalálására. Tehát azt látjuk, hogy az IvyBridge óta a Die nagyon kicsi lesz, a TIM2 szilikonzsír az asztalon van és egyre többet használnak. A szilikonzsír használata a TIM2 előállításához nincs hatással az általános felhasználókra. Minden CPU nagyon jól működik a TDP-n belül, amit a csomagolás és a tesztelés garantál. Ugyanakkor csökkenti a költségeket és a kockázatokat, miért ne tenné meg?

A túlhúzók számára a TIM2 szilikonzsír megkönnyíti a fedél kinyitását. Különböző TIM2 anyagokat önállóan is kipróbálhat, erős hőleadó rendszerrel kombinálva, ami kihívhatja a magasabb frekvenciákat, ami szintén jó dolog. Az általános felhasználókat azonban emlékeztetni kell arra, hogy a fedél kinyitása után nincs garancia, és a magas hőmérséklet befolyásolja az élettartamot, ezért óvatosnak kell lenniük.