Hvorfor bruker CPUer i økende grad silikonfett i stedet for lodding for varmespredning?

Intel bruker i økende grad silikonfett for å spre varme etter IvyBridge, og selv den dyre X-serien er ikke immun. Selv om det er praktisk for overklokkingsentusiaster å åpne dekselet, har vanlige forbrukere tvil. For å spare noen få dollar ofrer high-end-serien av tusenvis av dollar varmespredning. Er dette virkelig passende? Hva er årsakene til den økende populariteten til silikonfett?

Først av alt er den termiske diffusjonsytelsen til silikonfett faktisk dårligere enn loddet, noe som er uten tvil. Men CPU silikonfett er ikke billig vanlig silikonfett, og det er heller ikke tannkrem som mange latterliggjør. Bruken av silikonfett er faktisk for å spare kostnader. Når fokuset ikke er på selve varmespredningsmaterialet, er det dypere grunner. For å forstå prinsippene bak det tydeligere, la oss forstå grunnleggende kunnskap om CPU.

Die er festet på substratet av en gruppe svart fyllstoff Underfill, og deretter belagt med silikonfett og deretter på kjøleribben. Etter hvert som Die genererer mer og mer varme, og mange knuser Die for å få kjøleribben til å passe Die nærmere, begynte Intel å legge til beskyttende deksler og Die for å danne skrivebordet vi ser nå. Maskinens grunnleggende utseende CPU:

IHS: Integrert varmespreder. Det er det vi ser med sølvlokket. Noen tror det er laget av aluminium, men faktisk er hovedmaterialet kobber, fordi kobber har høy termisk ledningsevne. Det er sølv fordi det er belagt med et lag nikkel. Bruk av nikkel da overflaten kan være mer kompatibel med silikonfettet ovenfor:

Det termiske grensesnittmaterialet på kobberdekselet kalles TIM1 (Thermal Interface Material), og termisk ledningsevne under kobberdekselet ble en gang kalt TIM2. Kobberdekselet kan bringe varmen fra Die til et større område, og bringe varmen til et større kjøleribbesystem (kjøleribbe) gjennom TIM1 for å lette varmespredningen.

Det som er verre er at boblene som er igjen i loddingen som er usynlige for det blotte øye, vil forverre denne deformasjonen sterkt. Ved bruk av CPU vil sprekkene som kan vises i loddet også forverre denne effekten. Akkurat som togsporet vil etterlate ekspansjonsfuger, kan silikonfett TIM2-tilkoblingen etterlate en bufferplass for Die og kobberdekselet med forskjellige ekspansjonsforhold, og dermed eliminere denne faren.  En større Die kan bedre spre varmen til substratet og IHS, og deformasjonen per enhetsområde er også liten. Den lille Die vil forverre dette fenomenet og gjøre det mer utsatt for problemer.

Loddeforbindelsen er svært vanskelig, og hvordan du lodder silisiummaterialet til kobberdekselet er et stort problem. Materialet må behandles mange ganger for å sikre effektiv passform:

Likevel vil lodding ha en negativ innvirkning på avkastning og produksjonskostnader. Kombinert med den økte vanskeligheten med loddeprosessen forårsaket av økningen i varmetetthet, venter ikke brikkeprodusenter på å finne alternativer. Så vi ser at siden IvyBridge blir Die veldig liten, silikonfettet TIM2 har vært på bordet og brukt mer og mer. Bruk av silikonfett for å lage TIM2 har ingen effekt på generelle brukere. Alle CPUer fungerer veldig bra i TDP, som er garantert av emballasje og testing. Samtidig reduserer det kostnader og risiko, så hvorfor ikke gjøre det?

For overklokkere gjør silikonfettet TIM2 det enkelt å åpne lokket. Du kan prøve forskjellige TIM2-materialer på egen hånd, kombinert med et sterkt varmespredningssystem, som kan utfordre høyere frekvenser, noe som også er bra. Generelle brukere bør imidlertid påminnes om at det ikke er noen garanti etter åpning av dekselet, og høy temperatur påvirker levetiden, så de bør være forsiktige.