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超頻傷害 CPU 的真相大揭露

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 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 )

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 ) 。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 (metaline) ,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) 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。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)

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