零下50℃超频效果会比20℃好
如果可能,请题主著名此句话的出处, 因为这个结论太。。。笼统了。
每一个现代芯片的制作材料都是硅/二氧化硅/参杂硅, 对于这些材料的研究早已存在:
图1
图2
(图片来自
Electrical properties of Silicon (Si), 四条曲线数据分别来自: 1.
Canali et al. [1973]; 2.
Norton et al. [1973],3.
Morin and Maita [1954]. 4.
Morin and Maita [1954])
图中横轴代表温度(单位开耳文, 以对数方式做轴)
图中纵轴代表电子(图1)/空穴(图2)迁移率 (单位 平方厘米/(伏特×秒), 对数做轴 ), 意即在一伏特的电压下, 每平方厘米的截面积一秒钟能通过的电子数量。
从上倒下依次是纯硅晶体(测量方式1), 纯硅晶体(测量方式2), 中度掺杂(测量方式2), 重度掺杂(测量方式2)。
现代半导体材料中, 掺杂硅主要用在MOS管的电子/空穴通道, 所以注重于看曲线3-4, 电子/空穴的迁移率在50-70摄氏度是有一个峰值的。超过100摄氏度, 迁移率有一个显著的下降。
电子迁移率有什么用呢? MOS管的电流-电压公式里:
即为电子/空穴迁移率, 可以看到这个值可以线性的影响导通电流。
当温度比较低的时候, 重度掺杂的电子/空穴迁移率也是会下降的, 只是下降的不严重。
那么温度太高, 对CPU等芯片来说是毁灭性的, 因为每个MOS管中的电流会下降接近一半, 那么本来一个时钟周期可以完成的工作突然不能完成了, 就容易出现宕机等各种无法预测的现象。这个叫做“CPU过热”。 一般来说, 商用芯片的极限是70-80摄氏度, 军用级别的需要保持到125摄氏度- 注意这个意思是说, 军用的芯片在设计的时候, 需要考虑潜在更低的电子/空穴迁移率, 而不是用更好的材料。
温度太低, 某些芯片也是不高兴工作的(比如说商用的CPU在低温下就会宕机)。 但是也存在一些特殊设计的芯片可以在低温下运行, 方法与高温下(>100摄氏度)工作的芯片类似。
所以严格意义上来说, 零下五十度的芯片工作效率 和 二十摄氏度的芯片效率很难比较。 另外, “将CPU保持在20摄氏度” 不代表芯片上的温度是均匀分布的20摄氏度 - 处理器部分和寄存器部分的温度可能相差很多。