老化也叫wear out,它並不會影響計算速度,但在一定時間後會造成出錯。超頻伴隨的高溫和高電壓會加速這一老化過程。因為睿頻技術超過TDP不會太久,一般來說影響不大。我們先來看看CPU的壽命是如何決定的。
浴缸曲線模型(Bathtub Curve Model)
和大多數半導體裝置一樣,CPU的可靠性我們可以透過失效率來衡量。如果我們以時間為x軸,y軸為失效率。CPU的失效率曲線如下:
藍色的曲線叫做早期失效期(Infant Mortality),表明CPU在開始使用時,失效率很高,但隨著產品工作時間的增加,失效率迅速降低。它的原因是由於製造和原材料帶來的缺陷。
紅色的直線叫做隨機失效期(Random Failures),它是質量缺陷、材料弱點、環境和使用不當等因素引起的。它是個常數,它在CPU整個生命週期是個常數。
綠色曲線是耗損失效期(Wear-out),它在前期極低,後期開始錯誤後極具提高。是老化失效的原因。
綜合上面三種曲線,綜合失效率是紫色曲線,它呈現兩頭高,中間低的特徵,形狀像個浴缸,我們把它叫做浴缸曲線(Bathtub)模型。CPU在生命週期中的這種特點,表現在開始時故障率很高,如果沒有問題,則可以穩定工作很久,到最後開始老化失效,故障率急劇升高。
Burn-in
許多人看到這裡都會大吃一驚:“什麼,CPU早期失效率這麼高?是不是我剛買的CPU馬上就要壞了?”CPU製造廠商並不希望大規模的退貨發生,畢竟所有CPU至少都有3年的質保期。CPU廠商會封測期間,把CPU放入高溫的環境下洗個澡(heat soaking),並加上高壓。這樣幾個小時就相當於過了好幾周。在把CPU拿出來測試,不好的淘汰掉,好的就可以進入浴缸曲線的底部穩定期,才能出貨。這個工序叫做老化(Burn-in)。如圖:
這樣挑選後CPU直接跳過早期失效期,進入了穩定期。大家的CPU才會有3年質保。
3年之後呢,CPU會降速嗎?
就像超市裡的牛奶寫的保質期3天,實際上5天之後大多數牛奶還是可以喝的一樣。3年質保只是最小值,實際上大部分CPU用上7年以上都是沒有問題的。那麼多年後進入耗損失效期(Wear-out)後CPU會怎麼樣呢?首先,CPU的速度是恆定的,都是一個基頻乘以一個比例(Ratio)出來的。基頻現在Intel CPU一般是100MHz,我們用的3G CPU,Ratio就是30,下來剛好3GHz。而基頻和Ratio在整個生命期是不變的,從而CPU運算速度是不變的。Wear out的後果是出錯而不是降頻,而很多種出錯都會被CPU的錯誤檢測發現並報告或者糾正,詳情請參閱本專欄的另一篇文章計算機硬體出錯了會發生什麼?,如果發現出錯,就是CPU開始進入失效期,以後錯誤會越來越多。
CPU為什麼會失效?
實際上CPU失效的原因有好幾個,我們今後會專門撰文介紹。它們的統一特點就是高溫高電壓會加速失效。如圖:
粉色的曲線是高溫曲線,黃色是正常溫度,而藍色則是配備了好的散熱系統。可以看出高溫和高電壓嚴重影響了CPU的失效率。這也是為什麼超頻後不再享受質保的原因。
結論
CPU使用長了並不會降頻,如果我們把電腦和手機變慢的罪魁禍首歸咎於CPU,那真是錯怪它了。那麼為什麼電腦手機會越用越慢呢?原因很多,軟體原因是安裝軟體越來越多等等;硬體原因也許就是風扇髒了,轉速慢了,造成溫度過高而降頻(CPU風扇停轉後會發生什麼?CPU憑什麼燒不壞);或者SSD的空間滿了/沒有啟動Trim(雜說快閃記憶體番外:手機為什麼越用越卡和快閃記憶體寫放大)造成速度極大降低等等。
最後強調一下CPU的Wear-out是隨著使用時間進行的。如果你把電腦放上幾年不動,CPU並不會老化,反倒是SSD的內容丟失了(雜說快閃記憶體番外:我們的資料存在固態硬碟上安全嗎?)
其他CPU相關文章:
CPU製造的那些事之一:i7和i5其實是孿生兄弟!?
CPU製造的那些事之二:Die的大小和良品率
為什麼CPU的頻率止步於4G?我們觸到頻率天花板了嗎?
為什麼晶圓都是圓的不是方的?
為什麼"電路"要鋪滿整個晶圓?
老化也叫wear out,它並不會影響計算速度,但在一定時間後會造成出錯。超頻伴隨的高溫和高電壓會加速這一老化過程。因為睿頻技術超過TDP不會太久,一般來說影響不大。我們先來看看CPU的壽命是如何決定的。
浴缸曲線模型(Bathtub Curve Model)
和大多數半導體裝置一樣,CPU的可靠性我們可以透過失效率來衡量。如果我們以時間為x軸,y軸為失效率。CPU的失效率曲線如下:
藍色的曲線叫做早期失效期(Infant Mortality),表明CPU在開始使用時,失效率很高,但隨著產品工作時間的增加,失效率迅速降低。它的原因是由於製造和原材料帶來的缺陷。
紅色的直線叫做隨機失效期(Random Failures),它是質量缺陷、材料弱點、環境和使用不當等因素引起的。它是個常數,它在CPU整個生命週期是個常數。
綠色曲線是耗損失效期(Wear-out),它在前期極低,後期開始錯誤後極具提高。是老化失效的原因。
綜合上面三種曲線,綜合失效率是紫色曲線,它呈現兩頭高,中間低的特徵,形狀像個浴缸,我們把它叫做浴缸曲線(Bathtub)模型。CPU在生命週期中的這種特點,表現在開始時故障率很高,如果沒有問題,則可以穩定工作很久,到最後開始老化失效,故障率急劇升高。
Burn-in
許多人看到這裡都會大吃一驚:“什麼,CPU早期失效率這麼高?是不是我剛買的CPU馬上就要壞了?”CPU製造廠商並不希望大規模的退貨發生,畢竟所有CPU至少都有3年的質保期。CPU廠商會封測期間,把CPU放入高溫的環境下洗個澡(heat soaking),並加上高壓。這樣幾個小時就相當於過了好幾周。在把CPU拿出來測試,不好的淘汰掉,好的就可以進入浴缸曲線的底部穩定期,才能出貨。這個工序叫做老化(Burn-in)。如圖:
這樣挑選後CPU直接跳過早期失效期,進入了穩定期。大家的CPU才會有3年質保。
3年之後呢,CPU會降速嗎?
就像超市裡的牛奶寫的保質期3天,實際上5天之後大多數牛奶還是可以喝的一樣。3年質保只是最小值,實際上大部分CPU用上7年以上都是沒有問題的。那麼多年後進入耗損失效期(Wear-out)後CPU會怎麼樣呢?首先,CPU的速度是恆定的,都是一個基頻乘以一個比例(Ratio)出來的。基頻現在Intel CPU一般是100MHz,我們用的3G CPU,Ratio就是30,下來剛好3GHz。而基頻和Ratio在整個生命期是不變的,從而CPU運算速度是不變的。Wear out的後果是出錯而不是降頻,而很多種出錯都會被CPU的錯誤檢測發現並報告或者糾正,詳情請參閱本專欄的另一篇文章計算機硬體出錯了會發生什麼?,如果發現出錯,就是CPU開始進入失效期,以後錯誤會越來越多。
CPU為什麼會失效?
實際上CPU失效的原因有好幾個,我們今後會專門撰文介紹。它們的統一特點就是高溫高電壓會加速失效。如圖:
粉色的曲線是高溫曲線,黃色是正常溫度,而藍色則是配備了好的散熱系統。可以看出高溫和高電壓嚴重影響了CPU的失效率。這也是為什麼超頻後不再享受質保的原因。
結論
CPU使用長了並不會降頻,如果我們把電腦和手機變慢的罪魁禍首歸咎於CPU,那真是錯怪它了。那麼為什麼電腦手機會越用越慢呢?原因很多,軟體原因是安裝軟體越來越多等等;硬體原因也許就是風扇髒了,轉速慢了,造成溫度過高而降頻(CPU風扇停轉後會發生什麼?CPU憑什麼燒不壞);或者SSD的空間滿了/沒有啟動Trim(雜說快閃記憶體番外:手機為什麼越用越卡和快閃記憶體寫放大)造成速度極大降低等等。
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