Что такое скальпирование процессора

Скальпинг Скальпинг — это удаление части кожи с головы, обычно вместе с волосами. Эти кусочки кожи называются скальпами. Кожа головы используется как доказательство, которое легко носить с собой

Скальпирование

Скальпинг — это удаление части кожи с головы, обычно вместе с волосами. Эти кусочки кожи называются скальпами. Скальп использовался как доказательство того, что легко переносить войну. Скальпинг был принят в Европе, Азии и Африке. Этот обычай связан с пограничной войной в Северной Америке, а также был принят североамериканскими индейцами, белыми колонизаторами и жителями приграничных территорий во время их многовековой вражды.

Что такое скальпинг процессора? Наверное, многие из тех, кто следит за новостями в компьютерном мире, заметили, что недавно, с выпуском процессоров Intel Skylake и Core i9, профессионалы говорят…

Разгон Haswell по-взрослому: снятие крышки и замена термоинтерфейса

Напоминаем, что попытки повторить действия автора могут привести к потере гарантии на оборудование и даже выходу его из строя. Материал предоставлен исключительно в ознакомительных целях. Если вы намерены повторить действия, описанные ниже, мы настоятельно рекомендуем вам хотя бы раз внимательно прочитать статью до конца. Редакция 3DNews не несет ответственности за какие-либо последствия.

Выпуск процессоров Haswell следующего поколения — одно из ярких событий этого лета. Однако о них заговорили не из-за улучшения микроархитектуры и повышения производительности, а из-за проблем с разгоном. Мы уже посвятили отдельную статью описанию произошедшего инцидента, суть которого сводится к тому, что разгонный потенциал Haswell оказался хуже, чем у Ivy Bridge, и значительно хуже, чем у Sandy Bridge. В результате многие энтузиасты решили пока не переходить на новую платформу LGA1150 и отложить покупку процессоров Core 4-го поколения, поскольку почти такая же производительность, как у Haswell, может быть достигнута в системах со старыми процессорами, использующими более старые версии дизайна Core.

Проблемы с низкочастотным потенциалом Haswell при разгоне возникли не на пустом месте, они унаследованы от процессоров Ivy Bridge, но теперь им удалось отравить жизнь оверклокерам гораздо серьезнее, чем раньше. Внедрение технологического процесса с использованием трехмерных транзисторов и норм 22 нм привело к значительному уменьшению геометрических размеров кристаллов полупроводников. Например, при переходе с Sandy Bridge на Ivy Bridge площадь кристалла процессора уменьшилась на четверть, а это неизбежно привело к увеличению плотности теплового потока, выделяемого новыми процессорами в процессе их работы. Однако вместо того, чтобы заниматься эффективным отводом тепла, Intel пошла в обратном направлении и в Ivy Bridge изменила внутренний тепловой интерфейс, используемый при сборке процессоров. Если в Sandy Bridge крышка процессора была припаяна к кристаллу полупроводника с помощью специального припоя с высокой теплопроводностью на основе индия, то в процессорах Ivy Bridge 22 нм и Haswell термопаста помещается между кристаллом и крышкой, причем довольно посредственно. Особенности. Поэтому при разгоне вкупе с повышением напряжения на ядрах процессора рабочие температуры современных процессоров Intel зашкаливают.

TIM (Thermal Interface Material) — препятствие на пути отвода тепла от кристалла Haswell

Кроме того, с этим явлением очень сложно бороться, поскольку «узкое место» в цепи теплопередачи от кристалла процессора к кулеру оказалось недоступным для пользователя — внутри процессорного узла. И если с Ivy Bridge негативный эффект плохого внутреннего термоинтерфейса проявился не слишком сильно, то сейчас, с выпуском процессоров следующего поколения, это стало настоящей проблемой. Носители конструкции Haswell выделяют больше тепла, чем их предшественники из-за преобразователя напряжения, перемещающегося внутри микросхемы процессора, и в результате без использования специальных методов охлаждения их можно разогнать только до скромных 4,2-4,4 ГГц, и, таким образом, он сталкивается с перегревом и удушение.

Однако сколько бы вы ни говорили «халва», во рту слаще не станет. Конечно, от жалоб на изменения в технологии сборки процессоров Intel нужно приступить к работе и как-то решить возникшую проблему. Один из способов преодоления искусственно созданных трудностей с разгоном — повышение эффективности охлаждения: замена традиционных воздухоохладителей эффективными системами жидкостного охлаждения или даже системами с фазовым переходом. Но это сложно, дорого и, как правило, не всегда применимо по разным причинам. Поэтому целью нашего внимания был второй способ — заменить термоинтерфейс в процессорной сборке. Кроме того, снятие крышки процессора стало очень популярным средством улучшения разгонного потенциала Haswell в определенных средах, и наших читателей попросили обратиться к этой теме.

⇡#Готовимся к операции: суть метода

совершенно очевидно, что для улучшения отвода тепла от кристалла полупроводника в процессоре, который имеет низкоэффективный термоинтерфейс под крышкой, крышку необходимо будет снять. Однако, что делать после удаления старой термопасты под крышкой, уже не так очевидно. Стоит ли строить новый интерфейс и собирать процессор в первозданном виде или лучше просто установить кулер на кристалл полупроводника?

Наша рекомендация — заменить термоинтерфейс и собрать процессор. Работа процессора без покрытия имеет право на жизнь: например, именно в таком виде процессоры вполне нормально работают в ноутбуках. Но в высокопроизводительных настольных ПК идея использования процессора без крышки столкнется с несколькими серьезными препятствиями. Во-первых, вам нужно будет сразу разобрать стандартный держатель процессора в сокете, так как его безель будет выше поверхности кристалла. Во-вторых, для радиатора потребуется новая специальная подставка, так как крышка довольно толстая и добавляет как минимум пару миллиметров к высоте процессора. В-третьих, открытый кристалл кремния хрупкий, поэтому нужно будет внимательно следить за давлением днища кулера и отсутствием его перекосов, и без права на ошибку. И в-четвертых, при правильном подходе крышка процессора неплоха для охлаждения. Вместо этого он играет роль радиатора, равномерно распределяя тепло по поверхности полупроводникового кристалла и предохраняя его острие от перегрева.

Поэтому обойти все перечисленные трудности и вернуть крышку процессора на законное место после смены термоинтерфейса намного проще. Так что главный вопрос не в том, что делать со снятой крышкой, а в том, как заменить стандартную термопасту, чтобы добиться большей эффективности охлаждения.

Очевидно, идеальным решением было бы подключить радиатор к кристаллу процессора, подобно тому, как это делается в отличном разгоне Sandy Bridges. Там крышка припаивается к кристаллу специальным бесфлюсовым припоем, а в качестве припоя используется легкоплавкий сплав индия с оловом. Этот сплав имеет очень высокую теплопроводность, около 80 Вт / (м) Единственная проблема в том, что приварить крышку к кристаллу без специального оборудования вряд ли удастся. Достаточно просто поменять одну термопасту на другую. -А просто эффективнее?

Не совсем, потому что в арсенале оверклокеров есть альтернативное решение: жидкий металл. Некоторые производители термоинтерфейсов могут предлагать вещества, представляющие собой металлические сплавы с высокой теплопроводностью и низкой температурой плавления (ниже температуры окружающей среды). Все эти вещества в основном содержат галлий, который благодаря своим физическим свойствам и, прежде всего, пластичности отлично подходит для замены термопасты. Самым известным поставщиком сплавов галлия для компьютерных энтузиастов является Coollaboratory, в арсенале которой есть два интересных предложения: Liquid Pro и Liquid Ultra. Для наших целей из этой пары лучше всего подходит Coollaboratory Liquid Pro — жидкий металл с максимальной теплопроводностью.

Coollaboratory не особо говорит о составе и характеристиках своего сплава, но известно, что помимо основного компонента — галлия — Liquid Pro включает в себя индий, родий, серебро, цинк и олово. Теплопроводность такого сплава примерно вдвое ниже, чем у припоя на основе индия, но все же на порядок лучше, чем у любой термопасты. (Обратите внимание, что в Интернете можно найти утверждения о том, что теплопроводность Coollaboratory Liquid Pro недалеко от 80 Вт / (м · К), но это не соответствует действительности.) Итак, заменив стандартную термопасту в Haswell на Coollaboratory Liquid Pro, по эффективности отвода тепла от кристалла процессора можно попытаться приблизиться к Sandy Bridge. В результате вы получаете процессор с более высоким потенциалом разгона за счет снижения типичных рабочих температур процессорных ядер.

⇡#Пациент: бедолага Core i5-4670K

время практиковаться. В качестве тестового объекта мы взяли более распространенную серийную копию Core i5-4670K с номинальным напряжением под нагрузкой около 1,15 В.

В штатном состоянии в системе с односекционным воздухоохладителем башенного типа Noctua NH-U14S нагрев этого процессора при тестировании в LinX-AVX 0.6.4 достиг 67 градусов.

Более слабая нагрузка с настоящими многопоточными приложениями, например для транскодирования видео, нагревала этот процессор до температур около 55 градусов.

Разгонный потенциал нашего образца оказался вполне типичным. Максимальная частота, на которой процессор сохранял полную стабильность при прохождении LinX-AVX 0.6.4, составила 4,4 ГГц.

Чтобы обеспечить надежную работу без зависаний и сбоев, напряжение процессора пришлось увеличить до 1,275 В, в результате чего температуры во время тестов стабильности достигли 90 градусов, что всего на 10 градусов ниже предела Tj max., При котором активируется троттлинг. Другими словами, дальнейшее ускорение ограничивается неудержимым повышением температуры с увеличением частоты и напряжения. Однако, несмотря на заметный нагрев процессора, кулер остается прохладным. Это можно рассматривать как еще одно подтверждение «затора» теплового потока на его пути от кристалла полупроводника до системы охлаждения.

Чтобы получить более широкую экспериментальную основу для оценки эффективности термоинтерфейсов до и после их модификации, мы провели дальнейшие испытания температурного режима Core i5-4670K в исходном состоянии при различных уровнях напряжения и рабочих частотах. На графиках ниже показана зависимость температуры процессора от напряжения и частоты при перекодировании видео с помощью кодировщика x264 версии 2345 (с поддержкой инструкций AVX) и при прохождении теста Linpack 11.0.5.09 (с поддержкой набора инструкций AVX2).

Linpack 11.0.5 требует гораздо большей загрузки ЦП, чем видеокодер, и является лучшим программным инструментом для прогрева, доступным на сегодняшний день. Этот тест также делает процессор на несколько градусов теплее, чем версия Linpack 10.3.10, включенная в LinX-AVX. Если использовать этот бескомпромиссный вариант в тестах стабильности, наш экземпляр Core i5-4670K внезапно оказывается неспособным работать на частоте 4,4 ГГц: увеличение напряжения более 1,2 В и одновременное превышение частоты на 4,2 ГГц неизбежно приводит к перегрев.

Если не ставить цель экстремального нагрева процессора и устраивать стабильность в обычных приложениях, частота 4,4 ГГц оказывается вполне достижимой при уровнях напряжения 1,25–1,3 В. Температура в энкодере x264 достигает 70 градусов. Поэтому то, что разгонный потенциал ограничен именно проблемами с радиатором, очень налицо. Процессор вроде бы может стабильно работать при напряжениях выше 1,2 В, но высокая нагрузка в этом случае сразу приводит к перегреву. А при меньших напряжениях процессор теряет стабильность на высоких частотах.

При стандартном термоинтерфейсе под крышкой повышение напряжения на каждые 0,05В отвечает повышением температуры на 3-5 градусов при перекодировании видео в x264 и на 6-8 градусов — в Linpack 11.0.5. Увеличение тактовой частоты на каждые 200 МГц при поддержании постоянного напряжения увеличивает температуру на 1-2 градуса в x264 и на 3-4 градуса в Linpack. Неудивительно, что начиная с 60-70 градусов в штатном режиме температура при разгоне быстро превышает допустимые значения.

Итак, было решено: разберем процессор и поменяем штатный термоинтерфейс на Coollaboratory Liquid Pro.

⇡#Хирургическое вмешательство

Несмотря на всю кажущуюся сложность и опасность мер по снятию крышки процессора и замене штатного термоинтерфейса, на самом деле ничего экстраординарного в этой процедуре нет. Да, гарантия на процессор теоретически будет нарушена, но если все делать медленно и аккуратно, риск что-то сломать не слишком велик. Кроме того, к настоящему времени энтузиасты экспериментально представили довольно простой способ снять радиатор процессора, который состоит в том, чтобы «сдвинуть» крышку с процессора в тисках. Этот метод дает больше шансов на успех, чем разрезание крышки лезвием или удаление ее молотком, вот что мы использовали.

Вкратце, суть методики заключается в приложении сил к плате процессора и приклеенной к ней крышке, которые действуют в разных направлениях вдоль плоскости процессора. На практике это достигается за счет зажима процессора в тисках так, чтобы одна губка упиралась в конец платы процессора, а другая — на боковую поверхность крышки процессора.

В этом случае необходимо учитывать только один нюанс. Под крышкой, помимо самого кристалла процессора, слева от него находится ряд откидных элементов. Следовательно, усилие тисков должно быть направлено таким образом, чтобы скользящая крышка не могла случайно разрезать эти элементы.

Интересный момент: крышка на процессорах Haswell немного смещена в сторону нижнего края

Две минуты страха и все. Под возрастающим давлением гидравлического инструмента крышка неизбежно отделится от процессора.

Как это произошло в динамике в нашем частном случае, вы можете посмотреть видео:

Два совета для тех, кто хочет повторить наш опыт. Чтобы смягчить резиновый материал, удерживающий теплоотвод на процессоре, мы рекомендуем нагревать его феном во время стрижки. Кроме того, поддерживайте процессор рукой, чтобы он не упал и не повредился, если крышка внезапно откроется.

Под крышкой выявляется причина всех проблем — обычная термопаста. Внешний вид обычно мало говорит об эффективности, но в данном случае о качестве термоинтерфейса наглядно свидетельствует его текстура. Она не полностью пластична и даже крошится, то есть по плотности и плотности совсем не похожа на хорошую термопасту. Кроме того, крышка процессора не приклеена к плате по всему периметру, а это означает, что это полусухое вещество будет продолжать сохнуть, постепенно повышая температуру кристалла процессора с течением времени. Другими словами, прямой путь для нее — в помойке.

Однако очистить разобранный процессор — задача не из легких. Если обычная термопаста легко смывается, например спиртом, то клеевой состав Intel дает гораздо хуже. На самом деле очистка поверхности процессорной платы и крышки от остатков черной резиновой массы — пожалуй, самая трудоемкая часть операции. И, скорее всего, самый простой способ — просто поскрести острым пластиковым или деревянным инструментом.

Чистый Haswell выглядит намного привлекательнее. Однако устанавливать этого красавца в материнскую плату пока рано, сначала это нанесение жидкого металла на сердечник и обратное приклеивание крышки. Заранее достаточно убедиться, что электропроводящий жидкий металл случайно не упадет на элементы, расположенные в непосредственной близости от сердечника. Их несложно защитить, например покрасив.

Теперь вы можете без опасений наносить жидкий металл. В сети есть множество руководств по использованию Coollaboratory Liquid Pro, поэтому на данном этапе мы не будем вдаваться в подробности. Отметим только, что перед нанесением термоинтерфейса поверхности необходимо полностью обезжирить, а металл удобнее мазать ватным тампоном.

Следующее видео позволяет увидеть, как термоинтерфейс применялся к ядру Haswell и крышке процессора в нашей лаборатории.

Делать нечего: приклеить крышку по контуру на плату процессора — и все. Для монтажа радиатора подходят любые герметики и клеи, сохраняющие свои свойства при температуре до 100 градусов. Например, можно использовать обычный силиконовый герметик. Его преимущество в том, что излишки легко удаляются после высыхания, возвращая процессору его полностью первозданный и чистый вид. Удобнее следить за тем, чтобы крышка плотно прижималась к процессору для лучшего сцепления уже в гнезде. Просто нужно иметь в виду, что в заблокированном состоянии разъем LGA1150 может немного сдвинуть еще не до конца приклеенную крышку. Поэтому рекомендуется перед установкой процессора слегка ослабить винты, которыми гнездо процессора крепится к плате.

⇡#Помогло?

Таким образом, термоинтерфейс под крышкой процессора заменен на Coollaboratory Liquid Pro, а сам Core i5-4670K собран в исходном состоянии. Посмотрим, что случилось.

Практический эффект от проведенной процедуры хорошо виден даже в штатном режиме. Значительно уменьшена разница между минимальной и максимальной температурами процессора. И даже в LinX 0.6.4 температурный лимит упал до 58 градусов.

Напомним, изначально процессор в аналогичных условиях прогревался на 9 градусов больше — до 68 градусов.

Намного более впечатляющую иллюстрацию того, насколько полезно заменить термоинтерфейс под крышкой процессора, можно увидеть при разгоне. На стандартной термопасте с максимальным разгоном на 4,4 ГГц процессор прогрелся до 90 градусов, положив конец попыткам поднять частоту дальше. После замены на жидкий металл максимальная температура при тех же настройках упала на 20 градусов и не превышает 70 градусов.

Это значит, что вся эпопея со снятием крышки началась не зря — эффективность радиатора значительно выросла и никаких препятствий для дальнейшего разгона нет.

Однако следует понимать, что изменение термоинтерфейса само по себе не увеличивает частотный потенциал. Это только способствует отводу тепла, что позволяет устанавливать более высокие напряжения на процессоре и при этом не сталкиваться с перегревом. То есть на результаты разгона, проведенного без повышения напряжения на ядрах процессора, минимально влияет изменение термоинтерфейса и, чтобы воспользоваться наличием жидкого металла под крышкой процессора, серьезное увеличение напряжение питания по запросу.

В нашем случае обновленный Core i5-4670K легко разогнался до 4,6 ГГц, но напряжение пришлось поднять до 1,4 В.

Рабочие температуры ядер во время тестов стабильности в LinX-AVX не поднимались выше 81 градуса, что кажется очень комфортным температурным режимом. Однако, к сожалению, наш процессор не смог покорить более высокие частоты. Выбор частоты 4,7 ГГц привел к нестабильности, о которой не позаботились путем увеличения напряжения до 1,5 В. Мы не увеличивали напряжение процессора, так как это слишком много для 22-нанометрового процессора.

Улучшенный температурный режим, обеспечиваемый заменой термоинтерфейса, можно проиллюстрировать на графиках зависимости температуры от напряжения и частоты в видеокодере x264 версии 2345 и в алгебраическом тесте Linpack 11.0.5.

любопытно, что при кодировании видео максимальные температуры, достигаемые нашим «улучшенным» процессором, работающим на частоте 4,6 ГГц и при напряжении 1,45 В, все же ниже, чем у того же процессора в исходном состоянии, когда он работал на частоте 4,4 ГГц и напряжении 1,3 В. В целом разница температур из-за вариации термопасты в одних и тех же условиях достигает 15-16 градусов. Однако наибольшая разница проявляется именно при разгоне, когда увеличивается напряжение питания. В условиях, близких к стандартным, эффект от замены стандартного термоинтерфейса жидким металлом практически незаметен.

Но безжалостная грелка Linpack 11.0.5 демонстрирует преимущества жидкометаллического теплового интерфейса, а не тиснения. В этом тесте, который нещадно нагревает процессоры Haswell благодаря поддержке новых инструкций AVX2, прирост температуры достигает колоссальных 30 градусов. Кроме того, эффект от смены термоинтерфейса виден не только при разгоне, но и в штатном режиме, где перепад температур составляет порядка 10 градусов.

Для наглядности представим пару графиков, показывающих температурную зависимость процессора с различными внутренними термоинтерфейсами от напряжения при фиксированной тактовой частоте 3,6 и 4,2 ГГц.

известно, что температурная зависимость полупроводникового прибора от напряжения имеет квадратичный характер. Однако замена стандартной термопасты жидким металлом меняет природу этой зависимости. Повышение температуры с увеличением напряжения замедляется, то есть введение эффективного термоинтерфейса из жидкого металла в процессорный узел снижает температурный градиент.

интересно наблюдать за взаимосвязью между температурой и частотой процессора при фиксированном напряжении 1,25 В.

В этом случае зависимость практически линейная, как об этом говорит теория. Однако мы еще раз наблюдаем, что эффективность теплового интерфейса внутреннего процессора имеет прямое влияние на скорость повышения температуры с увеличением частоты. Исходя из этого, можно сделать вывод, что медленный рост Intel тактовых частот современных процессоров объясняется, в том числе, неудачным выбором материала внутреннего термоинтерфейса.

И последний график, на котором мы отображали максимальную температуру процессора при максимальном разгоне, достижимом на определенном уровне напряжения:

Хорошо видно, что замена стандартной термопасты на более эффективный жидкий металл практически не сдвигает верхнюю границу разгона до фиксированного уровня напряжения на процессоре. Однако значительное повышение рабочей температуры позволяет еще больше увеличить это напряжение, что, в свою очередь, приводит к увеличению предельной частоты, при которой процессор не перегревается и сохраняет непоколебимую стабильность.

В завершение исследования перейдем к тестам производительности, на примере которых попытаемся понять, насколько серьезная проведенная хирургическая операция имеет практический смысл.

Если вы заметили ошибку, выделите ее мышью и нажмите CTRL + ENTER.

Грамотная оптимизация и настройка процессора для работы — залог его правильного функционирования, к тому же очень часто можно использовать только этот метод

Определение

Скальпинг — это довольно простой процесс, который под силу любому человеку дома.

А именно это снятие крышки процессора, которое выполняется для значительного снижения перегрева устройства за счет очистки и замены термопасты внутри него.

Зачем нужна эта процедура?

Дело в том, что при активной (или не очень активной) работе процессоры практически всех современных компьютеров перегреваются и выделяют очень большое количество тепла.

Для их охлаждения используются традиционные кулеры (например, те, что используются в ноутбуках) и суперкулеры (которыми оснащены системные блоки многих мощных игровых компьютеров) и системы водяного охлаждения.

Но часто оказываются бессильными все они, как и внешние дополнительные кулеры.

В этом случае при увеличении нагрузок процессор все равно будет сильно нагреваться, хотя при минимальных нагрузках это может быть незаметно.

Такой перегрев имеет множество неприятных последствий, основных из которых два:

1 Значительное снижение скорости работы;

2 Значительное увеличение скорости износа деталей.

Чтобы снизить нагрузку на аппаратную часть оборудования и увеличить скорость работы и отклика этой части, в этом случае рекомендуется снять крышку процессора, очистить ее от старой пасты, очистить кристалл и нанести новая термопаста для увеличения охлаждающей способности.

Это улучшит охлаждение устройства: это не позволит выделять больше тепла в окружающую среду, в то время как без скальпирования выход горячего воздуха наружу возможен в гораздо больших объемах. В результате нагрев намного выше, чем при замене термопасты.

В этой статье мы поговорим о том, что такое скальпинг процессора, для чего он используется и как это делается.

Как скальпируют процессоры?

Скальпинг процессора выполняется в несколько этапов:

1. Осторожное снятие крышки с печатной платы (с помощью обычных тисков или специального приспособления для снятия скальпирования).
2. Полное удаление заводского герметика и термопасты. Также рекомендуется отполировать крышку изнутри.
3. Применение нового термоинтерфейса к кристаллу и крышке. Например, можно использовать новую термопасту или жидкий металл.
4. Фиксация крышки на печатной плате с помощью герметика (обычно используется высокотемпературный автомобильный герметик).

Скальпинговое устройство для процессоров Intel.

Затем процессор втыкается в гнездо материнской платы на сутки, пока герметик полностью не высохнет. После этой работы процессор будет выглядеть так же, как и раньше, но его эффективность охлаждения увеличится.

Основная опасность при скальпировании процессора — это отделение кристалла кремния от печатной платы или ее повреждение. В этом случае чип сразу выходит из строя и его можно выбросить. Кроме того, во время процесса скальпирования вы можете сломать компоненты SMD, которые находятся рядом с кристаллом. Но это уже не так критично и решаемо.