Zakaj procesorji vse pogosteje uporabljajo silikonsko mast namesto spajke za odvajanje toplote?
Intel vse bolj uporablja silikonsko mast za odvajanje toplote po IvyBridgeu in tudi draga serija X ni imuna. Čeprav je za navdušence nad overclockingom priročno, da odprejo pokrov, navadni potrošniki dvomijo. Da bi prihranili nekaj dolarjev, serija višjega cenovnega razreda na tisoče dolarjev žrtvuje odvajanje toplote. Je to res primerno? Kateri so razlogi za vse večjo priljubljenost silikonske masti?
Prvič, toplotna difuzijska zmogljivost silikonske masti je res slabša od spajkanja, kar je nedvomno. Toda silikonska mast za procesor ni poceni navadna silikonska mast, niti ni zobna pasta, ki se ji mnogi posmehujejo. Uporaba silikonske masti dejansko prihrani stroške. Kadar poudarek ni na samem materialu za odvajanje toplote, obstajajo globlji razlogi. Da bi bolj jasno razumeli načela, ki stojijo za tem, naj' razumemo nekaj osnovnega znanja o CPU.
Matrica je pritrjena na podlago s skupino črnega polnila Underfill, nato pa premazana s silikonsko mastjo in nato na hladilno telo. Ker Die ustvarja vedno več toplote in mnogi ljudje zdrobijo Die, da bi se hladilno telo prilegali Dieju bližje, je Intel začel dodajati zaščitne pokrove in Die, da bi oblikoval namizje, ki ga vidimo zdaj. Osnovni videz strojnega procesorja:
IHS: Vgrajeni toplotni razpršilnik. To je tisto, kar vidimo s srebrnim pokrovom. Nekateri mislijo, da je izdelan iz aluminija, v resnici pa je njegov glavni material baker, saj ima baker visoko toplotno prevodnost. Srebrn je, ker je prevlečen s plastjo niklja. Uporaba niklja kot površine je lahko bolj združljiva z zgornjo silikonsko mastjo:
Material toplotnega vmesnika na bakrenem pokrovu se imenuje TIM1 (Thermal Interface Material), toplotna prevodnost pod bakrenim pokrovom pa se je nekoč imenovala TIM2. Bakreni pokrov lahko prenese toploto Die na večje območje in prenese toploto v večji sistem hladilnega telesa (Heat Sink) prek TIM1, da olajša odvajanje toplote.
Kar je' huje je, da bodo mehurčki, ki ostanejo v spajkanju, ki so nevidni s prostim očesom, močno poslabšali to deformacijo. Z uporabo CPU bodo razpoke, ki se lahko pojavijo v spajkanju, ta učinek tudi poslabšale. Tako kot vlakovni tir pusti dilatacijske spoje, lahko povezava s silikonsko mastjo TIM2 pusti vmesni prostor za matrico in bakreni pokrov z različnimi razteznimi razmerji, s čimer se ta nevarnost odpravi. Večja matrica lahko bolje razprši toploto na substrat in IHS, deformacija na enoto površine pa je tudi majhna. Majhna Die bo ta pojav še poslabšala in ga naredila bolj nagnjenega k težavam.
Spajkalna povezava je zelo težka, velika težava pa je, kako spajkati silikonski material na bakren pokrov. Material je treba večkrat obdelati, da se zagotovi učinkovito prileganje:
Kljub temu bo imela spajka negativen vpliv na donos in proizvodne stroške. Skupaj s povečano težavo postopka spajkanja, ki jo povzroča povečanje toplotne gostote, proizvajalci čipov ne čakajo, da bi našli alternative. Tako vidimo, da je od IvyBridgea matrica postala zelo majhna, silikonska mast TIM2 je bila na mizi in se uporablja vedno več. Uporaba silikonske masti za izdelavo TIM2 nima vpliva na splošne uporabnike. Vsi CPE delujejo zelo dobro znotraj TDP, kar zagotavljata embalaža in testiranje. Hkrati zmanjšuje stroške in tveganja, zakaj tega ne bi storili?
Za overclockerje silikonska mast TIM2 olajša odpiranje pokrova. Sami lahko preizkusite različne materiale TIM2 v kombinaciji z močnim sistemom odvajanja toplote, ki lahko izziva višje frekvence, kar je tudi dobro. Vendar pa je treba splošne uporabnike opozoriti, da po odprtju pokrova ni garancije, visoka temperatura pa vpliva na življenjsko dobo, zato naj bodo previdni.
