Maximale Temp von C2D

Das Thema hatten wir doch schon einige Male. Ein FAQ wäre dringend angebracht.

Grundsätzlich kann man sagen, dass ein CMOS-Halbleiterelement bis zum Schmelzpunkt von Aluminium (661°C) jede Temperatur aushält. Das Silicium schmilzt erst bei viel höheren Temperaturen (1410°C). Somit sind kurzzeitige Temperaturen bis zu 300°C also wirklich kein Problem. Jedoch kommen nun ein paar Zusammenhänge die leider dieser Schlichtheit ein Ende setzten.

1. Silicium:
Es ist von Grund auf ein Heißleiter. Daraus ergibt sich das mit steigender Temperatur der Widerstand entscheidend abnimmt. Somit kann mehr Strom bei gleicher Spannung fließen was wiederum für sich eine Erhöhung der Temperatur zur Folge hat.

2. Dotierung:
Um überhaupt Transistoren erzeugen zu können benötigt man immer (sei es Bipolar oder CMOS) Dotierungen. Das bedeutet man erzeugt im Siliciumeinkristall gezielt Defekte die die Leitfähigkeit erhöhen. Dabei spricht man von n- oder p-Dotierung. Als Dotierstoffe kommen z.B. Phosphor (n-Dotierung) und Bor (p-Dotierung) zum Einsatz. Diese Stoffe können sehr gut diffundieren solange sie nicht von SiO2 eingeschlossen sind. Eine Diffusion entsteht bei höherer Temperatur somit verändert sich die Eigenschaft eines jeden einzelnen Transistors. Hier führ sind schon Temperaturen von ca. 300°C über mehr als wenige Sekunden bedenklich. AMD hat hier weit weniger Probleme da sie in SOI (Silicon on Insulator) fertigen.

3. Aluminium:
Das Aluminium ist im ersten Moment nicht gefährdet durch direktes Schmelzen. Jedoch führt die bessere Leitfähigkeit des Silicium bei höherer Temperatur zu höherem Stromfluss. Somit sind die bei 65-90nm doch sehr dünnen Leiterbahnen recht schnell am Limit. Es entstehen Hillocs und es setzt die Elektromigration ein. Beide Effekte führen sehr schnell zur Zerstörung des Chips.

4. Schlechte Wärmeleitung des Silicium:
Ein auch sehr entscheidendes Problem ist die schlechte Wärmeleitung im Chip. Das seht ihr bei C2D Prozessoren sehr gut. Sobald schlagartig 100% Last ist gehen die Kerntemperaturen schnell nach oben. Das hat mit dem Bondverfahren zu tun. Es wird in der PC-Technik heute bei Prozessoren und Chipsätzen in BGA und neuer nur noch das Flip-Chip-Verfahren angewandt. Der Chip wird mittels Gold oder Aluminium Bumps (kleine Kugeln) auf das PCB geschmolzen. Es ist ein schnelles und günstiges Verfahren mit null Risiko. Daher wird es auch gemacht. Der Nachteil ist das alle Bauteile auf einem Chip auf der oberen Seite sind. Diese ist nun aber ans PCB verbunden und also unten. Somit muss die Wärme die eigentlich in max. 1-5µm Tiefe auf der Oberseite entsteht durch weitere 200-300mµ Silicium durch. Danach sind die Chips auch noch "nur" mit Wärmeleitkleber mit dem Aluminiumgehäuse verbunden. Es dauert also bis die Wärme am Kühler ankommt.


Fazit:
Je geringer die Temperatur um so besser für den Chip. Kurzzeit Temperaturen bis 100°C halte ich für unbedenklich. Jedoch Obacht, die Kerntemperaturen die man angezeigt bekommt liegen immer deutlich unter den Maximaltemperaturen der einzelnen Transistoren. Somit sollte 80°C das Maximum sein. Je kälter um so weniger Strom fließt um so eher schaffen dann die Transistoren es Sperrfelder zu bauen und um so höher sind sie stabil tacktbar.

Hinweise:

• Diffusion: http://de.wikipedia.org/wiki/Diffusion
• Elektromigration: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromigration
• CMOS: http://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_Metal_Oxide_Semiconductor
• Bipolar: http://de.wikipedia.org/wiki/Insulated_Gate_Bipolar_Transistor
• Silicium: http://de.wikipedia.org/wiki/Silicium
• Flip-Chip: http://de.wikipedia.org/wiki/Flip-Chip-Montage
• SOI: http://de.wikipedia.org/wiki/Silicon_on_insulator

Mit freundlichen Grüßen

 

@D!ablo

Also in den Technischen Daten wird dein E4300 mit einer MaxTemp von 61.4° C spezifiziert. Dabei sollte es sich um die CPU-Temp und nicht Kern-Temp handeln.


Mfg
Startrooper

Prozessor​

Anwendungsplatform Desktop
CPU Core 2 Duo E4300
Prozessorfamilie Core 2 Duo
Kern-Kodename Allendale
sSpec-Number SL9TB
Technologie 64Bit
Technische Daten
Sockel Socket 775
Anzahl Kerne 2
Kern-Version L2
Taktfrequenz 1800MHz
Cache L2 2048KB
Front Side Bus 800MHz
Voltage 1.225-1.325V
Package FCLGA
Fertigungs-Prozess 65nm
TDP 65W
Maximale Temperatur 61.4° C
Unterstützte Multimedia Befehlsets SSE; SSE3; SSSE3; SSE2
Unterstützte Technologien Extended Memory 64 Technologie; Virtualization Technologie;
Enhanced Intel SpeedStep; Execute Disable Bit; Intel Thermal Monitor
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ich denke mal das es die CPU temp ist weil bei der kern temp je nach bios einstellung wäre der doch schon längst aus also bei mir is das zumindest so