Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Với giới hạn năng lượng của CPU và card đồ họa tăng cao hơn bao giờ hết và các báo cáo tin tức về việc chip đạt nhiệt độ cao ngất ngưởng xuất hiện gần như hàng tuần, có vẻ như bây giờ là thời điểm tốt nhất để đặt một câu hỏi đơn giản – nóng đến mức nào thì quá nóng đối với linh kiện PC ngày nay?

Dưới đây là điểm tham chiếu về nhiệt độ tối đa mà bạn sẽ thấy trên phần cứng PC của mình, nhưng việc trả lời đúng câu hỏi này không đơn giản như bạn nghĩ. Vì vậy, chúng ta hãy tìm hiểu sâu bên trong các bộ phận bên trong máy tính, xem tại sao mọi thứ lại nóng lên khi hoạt động, điều gì xảy ra với chúng nếu chúng trở nên quá nóng và có thể làm gì với tất cả những điều đó.

Trước khi chúng ta bắt đầu tìm hiểu lý do tại sao các bộ phận khác nhau trong PC trở nên nóng, đây là tóm tắt về nhiệt độ tối đa điển hình mà bạn có thể gặp phải trên thị trường tiêu dùng.

Đối với các tình huống công nghiệp chuyên biệt, các giới hạn có thể cao hơn rất nhiều – ví dụ: RAM trong các ứng dụng ô tô có thể được định mức cao tới 130°C.

Tất cả chip máy tính: CPU, GPU, DRAM, đèn flash NAND, v.v. đều được làm từ nhiều vật liệu khác nhau – chất bán dẫn (ví dụ: silicon), kim loại (ví dụ: đồng), gốm sứ và nhựa. Chính dòng chảy và lưu trữ điện tích thông qua các lớp bán dẫn và kim loại giúp chip hoạt động như mong muốn.

Thật không may, những vật liệu này sẽ chống lại dòng chảy này hoặc rò rỉ điện tích được lưu trữ và năng lượng mang theo điện tích sẽ bị tiêu tan dưới dạng nhiệt. Và vì các con chip ngày nay chứa hàng tỷ thành phần, tất cả được kết nối thông qua một số lượng lớn các dấu vết, nên lượng năng lượng bị mất do tỏa nhiệt là khá nhiều.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Các vật liệu khác nhau sẽ hấp thụ nhiệt này và tăng nhiệt độ – mức độ như thế nào hoàn toàn phụ thuộc vào chính vật liệu đó. Silic nguyên chất cần ít năng lượng nhiệt hơn để tăng nhiệt độ so với lượng đồng nguyên chất tương đương.

Để nhiệt độ của chip tăng lên có thể tạo ra một số vấn đề. Ví dụ, kim loại sẽ tăng điện trở khi chúng nóng hơn, trong khi chất bán dẫn thường giảm điện trở. Nhìn chung, hoạt động điện của thiết bị sẽ thay đổi, nhưng các kỹ sư sẽ thử nghiệm thiết kế của họ trên một dải nhiệt độ để tìm ra phạm vi hoạt động của thiết bị. Quá nhiều hoặc quá ít, và con chip sẽ gặp vấn đề nghiêm trọng.

Đọc thêm:  Steve Jobs: Biểu tượng công nghệ, Người nhìn xa trông rộng

Một lý do quan trọng để giữ nhiệt độ dưới một giới hạn nhất định trong CPU và GPU là rò rỉ. Bộ xử lý chạy bên trong PC của bạn chứa hàng tỷ bóng bán dẫn FinFET (các thành phần khác có xu hướng sử dụng MOSFET) và do kích thước cực nhỏ của chúng, điện tích cuối cùng sẽ đi đến những nơi mà lẽ ra nó không nên đi. Khi các công tắc ở trạng thái ‘tắt’, không có dòng điện nào được cho là chạy qua, nhưng hiện tượng rò rỉ dẫn đến một lượng nhỏ nước chảy qua.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Nhân con số này với vài nghìn triệu và kết quả cuối cùng là bộ xử lý sử dụng nhiều năng lượng hơn mức cần thiết. Và thật không may, nhiệt độ càng cao, vấn đề này càng trở nên tồi tệ hơn – theo cấp số nhân.

Đây là lý do tại sao có giới hạn nhiệt độ tối đa được xác định rõ ràng. Bạn muốn tránh xa nhiệt độ có thể dẫn đến rò rỉ đáng kể, làm trầm trọng thêm các sự cố thường xuyên khác (ví dụ: nhiễm điện) hoặc gây ra các sự cố vật lý (mở rộng tiếp xúc, hư hỏng gói).

Khi nói đến CPU, có một số điều cần lưu ý khi xem xét nhiệt độ cao nhất mà chúng bị giới hạn…

Intel đã áp dụng hai giới hạn nhiệt độ cho CPU của họ, cho mọi kiểu máy, trong ít nhất 10 năm. Đầu tiên được gọi là Tjunction hoặc Tj max. Đó là nhiệt độ mối nối nhiệt tối đa mà bộ xử lý sẽ cho phép trước khi hệ thống kiểm soát nhiệt khởi động để đưa nhiệt trở lại dưới sự kiểm soát (còn được gọi là “điều tiết nhiệt”). Điều này được thực hiện bằng cách giảm tốc độ xung nhịp và trong một số trường hợp, cả điện áp nữa.

Nhiệt độ này thực sự nằm ở chính giữa chip, nhưng các bộ xử lý hiện đại sẽ có nhiều cảm biến rải rác xung quanh khuôn để ghi lại nhiệt độ này.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Cái thứ hai, Tcase, là một mục tiêu hơn là một giới hạn cứng, vì đó là nhiệt độ cao nhất mà gói CPU (bề mặt của bộ tản nhiệt bằng kim loại) lý tưởng đạt được khi được sử dụng với bộ làm mát phù hợp. CPU sẽ không thay đổi gì khi chạy ở nhiệt độ này.

Đọc thêm:  Biết điện thoại thông minh của bạn: Hướng dẫn về phần cứng máy ảnh

Việc đo nhiệt độ này có thể khó khăn, vì vậy các nhà sản xuất bo mạch chủ trang bị một hoặc hai cảm biến trong đế cắm CPU để thử và ước tính mức độ nóng của thùng máy.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Nếu xem xét một số CPU mẫu, chúng ta có thể thấy một mô hình rõ ràng – mặc dù số lượng lõi, tốc độ xung nhịp và mức sử dụng năng lượng tăng lên, Intel vẫn tiếp tục chỉ định Tcase là 72°C và Tjunction tối đa là 100°C.

AMD sử dụng một hệ thống tương tự cho các bộ xử lý của mình, mặc dù nhiệt độ tối đa thường cao hơn một chút, ở 105°C.

Các GPU ngày nay có xu hướng chỉ có một nhiệt độ tối đa duy nhất: Tjunction. Điều này là do khuôn tiếp xúc trực tiếp với hệ thống làm mát, trong khi CPU và GPU cũ hơn nhiều được bao bọc bởi bộ tản nhiệt hoặc vật liệu khác (do đó, cần có giá trị Tcase).

Cũng giống như bộ xử lý trung tâm, card đồ họa có một số cảm biến rải rác xung quanh khuôn và nhiệt độ được báo cáo thường chỉ là mức trung bình của các giá trị được ghi lại – cảm biến riêng lẻ báo cáo giá trị cao nhất, đôi khi cao hơn 15 độ hoặc hơn so với phần còn lại của chip , được tuyên bố là con số “điểm nóng”.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Tùy thuộc vào nhà cung cấp và kiểu máy, điều tiết nhiệt (giảm tốc độ xung nhịp và điện áp) thường sẽ dựa trên các giá trị từ tất cả các cảm biến nhiệt độ, thay vì giá trị cao nhất duy nhất.

Vì chip đồ họa có xu hướng có mức năng lượng cao hơn nhiều so với hầu hết các CPU, do đó, giới hạn nhiệt độ sẽ thấp hơn. Chẳng hạn, GeForce RTX 4090 của Nvidia, với TDP 450W, có nhiệt độ tối đa là 88°C. Các kiểu máy khác thấp hơn mức này một chút nhưng hầu hết chúng đều nằm trong cửa sổ từ 80 đến 90 độ.

GPU của AMD thường có giá trị Tjunction cao hơn của Nvidia; Radeon RX 7900 XTX mới ra mắt gần đây và một số mẫu cũ hơn của nó có giới hạn 110°C. Không có lý do cụ thể nào cho việc này, nhiều khả năng đây là cách các kỹ sư đã thiết kế các con chip hoạt động.

Điều này đặt ra một câu hỏi đơn giản: có thiết bị nào bên trong PC có thể chịu được nhiệt độ cao hơn hay đây là giới hạn chung?

Chúng ta hãy xem xét một số bộ phận PC phổ biến khác. Các mô-đun DRAM trên DIMM và cạc đồ họa có nhiệt độ mối nối tối đa tương tự như CPU, với DDR4/5 và GDDR6/6X có giới hạn từ 85 đến 100°C.

Đọc thêm:  Tôi đã chơi 3 giờ của Dragon Age: InQueryition và thật tuyệt vời

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Các chip được sử dụng cho bộ nhớ hệ thống tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều so với các bộ xử lý trung tâm và đồ họa cồng kềnh, vì vậy bạn sẽ nghĩ rằng chúng có thể chịu được nhiệt độ cao hơn nhiều. Tuy nhiên, các chip nhớ siêu nhỏ luôn được bọc trong một vật liệu bảo vệ nên việc truyền nhiệt ra ngoài không dễ dàng.

May mắn thay, DRAM được sử dụng cho bộ nhớ hệ thống rất khó có thể nóng đến mức đó, nhưng các mô-đun chuyên dụng cho VRAM của card đồ họa có thể rất khó chịu – không có gì lạ khi chúng đạt tới 80°C hoặc cao hơn khi tải.

Nhưng cũng giống như với CPU, chúng sẽ tiếp tục hoạt động hoàn hảo ở nhiệt độ cao, miễn là bạn không liên tục vượt quá giới hạn.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Ổ đĩa cứng thì ngược lại với chip silicon. Chúng kém ổn định hơn về nhiệt độ do nhu cầu duy trì dung sai vật lý rất chính xác và thường sẽ có nhiệt độ hoạt động tối đa khoảng 60°C.

Tất nhiên, ổ đĩa thể rắn (SSD) không có bộ phận chuyển động và do đó có giới hạn phù hợp với các thiết bị bán dẫn khác – 85°C là mức tối đa chung.

Cho đến nay, tất cả các thành phần trên đều dưới 110 độ, nhưng có những thiết bị trong PC của bạn có thể hoạt động ở một số nhiệt độ thực sự cao. Các mô-đun ổn áp (VRM) được trang trí trên bo mạch chủ và cạc đồ họa, cung cấp nhiều dòng điện ở điện áp cố định và hoạt động khá hiệu quả với các bộ xử lý ngày nay.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Giới hạn nhiệt độ của chúng rất cao, với một số có nhiệt độ hoạt động tối đa là 175°C, mặc dù 150°C là phổ biến hơn. Tuy nhiên, cũng như các bộ phận khác mà chúng tôi đã đề cập, chúng không có xu hướng hoạt động nóng như vậy trong PC hàng ngày.

Và nhiệt độ đó tương đối nóng so với mọi thứ bên trong máy tính gia đình – từ 100 đến 110°C đối với bộ xử lý lớn và 60 độ trở xuống đối với các thành phần cụ thể.

Tất nhiên, các máy hoạt động trong các vai trò chuyên biệt có thể phải đối phó với môi trường tồi tệ hơn và do đó phải đối phó với nhiệt độ thậm chí cao hơn, nhưng chúng sẽ được trang bị các thành phần tùy chỉnh, được thiết kế để đối phó với tất cả. Vì vậy, điều này có nghĩa là luôn có một con chip hoạt động gần giới hạn nhiệt độ của nó là một điều xấu?

Đọc thêm:  Tối ưu hóa hiệu suất: Core i7 4790 so với Core i7 4790S

Hãy tưởng tượng chúng ta có một PC có CPU và GPU đều được định mức ở nhiệt độ tối đa là 100°C trước khi bất kỳ quá trình điều tiết nhiệt nào diễn ra và trong điều kiện sử dụng bình thường, cả hai đều chạy ở nhiệt độ 90°C. Trái ngược với những gì người ta có thể mong đợi, điều này hoàn toàn ổn – bạn có thể không thích ý tưởng về việc các con chip quá nóng, nhưng chúng được thiết kế để hoạt động ở mức này.

Người ta có thể lập luận rằng việc chạy gần một giới hạn mọi lúc có hại cho tình trạng lâu dài của bộ xử lý, nhưng điều đó không nhất thiết phải như vậy. Miễn là các thiết bị đang chạy trong phạm vi quy định, nhiệt độ cao sẽ không làm giảm tuổi thọ của sản phẩm.

Nó phụ thuộc vào những gì thành phần đang làm ở những nhiệt độ đó. Giả sử thiết bị được đề cập là một CPU trong máy tính xách tay và bạn nhận thấy rằng nó đạt tới 95°C chẳng hạn khi chơi game.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Cả AMD và Intel sẽ cho bạn biết rằng điều này hoàn toàn có thể chấp nhận được, nói rằng các chip sẽ giám sát mọi thứ và tự bảo vệ chúng khỏi bị hư hại. CPU sẽ không chạy như thế vĩnh viễn và những đợt nhiệt độ cao trong thời gian ngắn không phải là vấn đề.

Tuy nhiên, nếu con chip chạy ở nhiệt độ 95°C trong khi chỉ duyệt web hoặc thực hiện một số tác vụ nhẹ khác thì đó có thể là một nguyên nhân đáng lo ngại. Trừ khi bạn đang sử dụng máy tính trong môi trường đặc biệt nóng, loại nhiệt độ đó trong khi quản lý tải nhẹ cho thấy có vấn đề với hệ thống làm mát.

Điện áp quá cao là mối quan tâm nhiều hơn so với nhiệt…

Lưu ý nhanh, điện áp quá cao đáng lo ngại hơn nhiệt vì biên độ dung sai nhỏ hơn và điện áp có tác động lớn hơn đến hoạt động của chất bán dẫn so với nhiệt độ. Và mặc dù có thể có các biện pháp bảo vệ để ngăn chip quá nóng, nhưng có rất ít cách bảo vệ khi sử dụng quá nhiều điện áp.

Đọc thêm:  Sự thăng trầm của AMD

Như đã nói, ngay cả khi nó hoàn toàn ổn khi chạy ở nhiệt độ 90°C cả ngày, chẳng hạn, điều đó không có nghĩa là nó phải như vậy. Giới hạn nhiệt của các thiết bị bán dẫn thường giả định rằng có một mức độ làm mát nào đó đang diễn ra – từ cơ chế truyền nhiệt tự nhiên đơn giản, thông qua đối lưu và bức xạ, đến môi trường xung quanh, thông qua việc sử dụng bộ tản nhiệt lớn và quạt áp suất cao. .

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Theo thời gian, các hệ thống làm mát đang hoạt động trở nên kém hiệu quả hơn khi các vật liệu tản nhiệt bị khô và quạt/tấm tản nhiệt bị bám bụi, làm giảm luồng không khí. Vì vậy, nếu các thành phần đã chạy gần đến giới hạn nhiệt độ của chúng, vấn đề sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn, trừ khi người ta thường xuyên làm sạch mọi thứ để đảm bảo khả năng làm mát tối ưu mọi lúc.

Cũng có thể trường hợp nhiệt độ dường như rất cao mà bạn có thể gặp phải hoàn toàn là do các vấn đề đã nói ở trên. Có một cửa sổ từ 10 độ trở lên để cho phép tăng thêm nhiệt độ, trước khi bất kỳ hoạt động điều tiết nào bắt đầu, không phải là nhiều. Đối với những người đam mê PC, nó để lại rất ít khả năng ép xung, vì việc chạy chip với tốc độ xung nhịp cao hơn giá trị mặc định sẽ gần như luôn dẫn đến nhiệt độ hoạt động cao hơn.

Vì vậy, mặc dù việc lúc nào cũng chạy gần đến giới hạn thực sự không phải là điều xấu, nhưng bạn có thể tránh nó nếu có thể.

Nếu bạn đang gặp nhiệt độ cao bên trong PC, bạn có thể làm gì với nó?

Để bắt đầu, hãy đảm bảo rằng bạn đang theo dõi các số liệu từ tất cả các thành phần, không chỉ một trong số chúng. Bằng cách này, bạn sẽ có thể biết liệu mình có gặp vấn đề về nhiệt trên toàn hệ thống hay chỉ xảy ra với một mục duy nhất. Một trong những chương trình tốt nhất để thực hiện điều này trong Windows là HWiNFO64 – miễn phí và nhận dạng cảm biến nhiệt trong nhiều loại chip và thiết bị khác.

Chuyển sang CPU, các bộ làm mát CPU nguyên bản hoàn toàn phù hợp với bản chất của chúng, nhưng chúng không được thiết kế để chuyển nhanh một lượng nhiệt lớn. Đầu tư vào một bộ làm mát chất lượng tốt sẽ tạo nên sự khác biệt, đặc biệt nếu bạn đang sử dụng chip cao cấp hiện đại của AMD hoặc Intel, vốn có mức điện năng khá cao.

Đọc thêm:  Khi đánh giá của khách hàng của Amazon trở nên lố bịch (và cực kỳ hài hước)

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Bộ làm mát không khí hiện đại cũng tốt như hầu hết các hệ thống nước vòng kín, nhưng hệ thống sau nhỏ gọn hơn và bộ tản nhiệt giúp truyền nhiệt ra khỏi vỏ PC dễ dàng hơn.

Các card đồ họa được trang bị sẵn một bộ tản nhiệt và bộ sưu tập quạt, và mặc dù có thể thay thế chúng bằng thứ gì đó hiệu quả hơn, nhưng tốt hơn hết bạn nên đảm bảo rằng có luồng không khí tốt xung quanh card ngay từ đầu.

Nếu điều đó là không thể hoặc nó tốt nhất có thể, thì bạn nên cân nhắc giảm mức năng lượng trên thẻ – chạy GPU ở mức 75% công suất bình thường sẽ không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất nhưng sẽ giảm nhiệt độ khá nhiều .

Khi sử dụng Dying Light 2 và GeForce RTX 2080 Super, chúng tôi có thể thấy tác động của việc giảm giới hạn năng lượng tối đa (sử dụng MSI Afterburner) đối với nhiệt độ của GPU và hiệu suất tổng thể. Các trò chơi khác rõ ràng sẽ cho kết quả khác nhau, nhưng điều đó cho thấy việc giảm mức nhiệt trong card đồ họa của bạn khá dễ dàng, miễn là bạn không ngại giảm tốc độ khung hình.

Không phải bộ xử lý đồ họa nào cũng cho phép bạn làm điều này, chẳng hạn như trong máy tính xách tay và trong những trường hợp như vậy, bạn nên cân nhắc giới hạn FPS (nếu trò chơi có tùy chọn đó), sử dụng vsync hoặc giảm cài đặt độ phân giải/đồ họa để cung cấp cho GPU một thời gian dễ dàng hơn của mọi thứ.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Nóng như thế nào là quá nóng đối với phần cứng máy tính?

Cách tốt nhất để kiểm soát nhiệt độ là đảm bảo luồng không khí thích hợp đi qua các bộ phận và không khí thoát ra khỏi hệ thống càng dễ dàng càng tốt. Đối với máy tính để bàn, điều đó có nghĩa là chọn một chiếc vỏ phù hợp và lắp nó với những chiếc quạt chất lượng. Người dùng máy tính xách tay không có được điều xa xỉ này, vì vậy chỉ cần giữ cho nó sạch sẽ nhất có thể và luôn sử dụng nó trên một bề mặt phẳng để đảm bảo rằng các lỗ thông hơi không bao giờ bị chặn theo bất kỳ cách nào.

Nếu bạn có bất kỳ mẹo hoặc lời khuyên tuyệt vời nào về việc giảm nhiệt độ PC, hãy cho những độc giả khác biết trong phần bình luận bên dưới.

Tín dụng tiêu đề: Cristiano Firmani