Tại sao các CPU ngày càng sử dụng mỡ silicon thay vì chất hàn để tản nhiệt?

Intel đang ngày càng sử dụng mỡ silicon để tản nhiệt sau IvyBridge, và ngay cả dòng X đắt tiền cũng không miễn nhiễm. Trong khi những người đam mê ép xung có thể mở nắp rất tiện lợi, thì những người tiêu dùng bình thường lại nghi ngờ. Để tiết kiệm vài đô la, các dòng cao cấp hàng nghìn đô phải hy sinh khả năng tản nhiệt. Điều này có thực sự thích hợp? Những lý do cho sự phổ biến ngày càng tăng của mỡ silicone là gì?

Trước hết, hiệu suất khuếch tán nhiệt của mỡ silicone thực sự kém hơn so với chất hàn, điều này không thể nghi ngờ. Nhưng mỡ silicone CPU không phải là mỡ silicone thông thường rẻ tiền, cũng không phải là Kem đánh răng mà nhiều người chế giễu. Việc sử dụng mỡ silicon quả thực là để tiết kiệm chi phí. Khi không tập trung vào bản thân vật liệu tản nhiệt, có những lý do sâu xa hơn. Để hiểu rõ hơn các nguyên tắc đằng sau nó, hãy cùng' hiểu một số kiến ​​thức cơ bản về CPU.

Khuôn được cố định trên đế bằng một nhóm chất độn đen Underfill, sau đó được phủ một lớp mỡ silicon và sau đó trên tản nhiệt. Khi Die tạo ra ngày càng nhiều nhiệt và nhiều người nghiền Die để làm cho tản nhiệt vừa khít với Die hơn, Intel bắt đầu thêm các vỏ bảo vệ và Die để tạo thành màn hình mà chúng ta thấy bây giờ. Hình dáng cơ bản của CPU máy:

IHS: Máy tản nhiệt tích hợp. Đó là những gì chúng ta thấy với nắp bạc. Một số người nghĩ nó được làm bằng nhôm, nhưng thực chất nguyên liệu chính của nó là đồng, vì đồng có tính dẫn nhiệt cao. Nó là bạc vì nó được phủ một lớp niken. Sử dụng niken làm bề mặt có thể tương thích hơn với mỡ silicone ở trên:

Vật liệu giao diện nhiệt trên vỏ đồng được gọi là TIM1 (Vật liệu giao diện nhiệt), và độ dẫn nhiệt dưới vỏ đồng từng được gọi là TIM2. Lớp vỏ đồng có thể đưa nhiệt của Die ra một diện tích lớn hơn, và đưa nhiệt đến hệ thống tản nhiệt lớn hơn (Heat Sink) thông qua TIM1 để tạo điều kiện tản nhiệt.

Điều tồi tệ hơn của' là các bong bóng còn lại trong vật hàn không thể nhìn thấy bằng mắt thường sẽ làm trầm trọng thêm sự biến dạng này. Với việc sử dụng CPU, các vết nứt có thể xuất hiện trong vật hàn cũng sẽ làm trầm trọng thêm hiệu ứng này. Giống như đường ray xe lửa sẽ để lại các khe co giãn, mối nối TIM2 bằng mỡ silicon có thể để lại một khoảng đệm cho Die và vỏ đồng với các tỷ lệ giãn nở khác nhau, do đó loại bỏ mối nguy hiểm này. Một khuôn lớn hơn có thể truyền nhiệt tốt hơn đến chất nền và IHS, đồng thời độ biến dạng trên một đơn vị diện tích cũng nhỏ. Die nhỏ sẽ làm trầm trọng thêm hiện tượng này và khiến nó dễ gặp sự cố hơn.

Mối nối hàn rất khó, và làm thế nào để hàn vật liệu silicon vào vỏ đồng là một vấn đề lớn. Vật liệu phải được xử lý nhiều lần để đảm bảo phù hợp hiệu quả:

Mặc dù vậy, chất hàn sẽ có tác động tiêu cực đến năng suất và chi phí sản xuất. Cùng với sự gia tăng khó khăn của quá trình hàn gây ra bởi sự gia tăng mật độ nhiệt, các nhà sản xuất chip không chờ đợi để tìm ra các giải pháp thay thế. Vì vậy, chúng ta thấy rằng kể từ khi IvyBridge, Die trở nên rất nhỏ, mỡ silicone TIM2 đã có mặt trên bàn và được sử dụng ngày càng nhiều. Việc sử dụng mỡ silicon để chế tạo TIM2 không ảnh hưởng đến người dùng phổ thông. Tất cả các CPU đều hoạt động rất tốt trong TDP, được đảm bảo bởi quá trình đóng gói và thử nghiệm. Đồng thời giảm thiểu chi phí và rủi ro, vậy tại sao bạn không làm?

Đối với dân ép xung, mỡ silicon TIM2 giúp bạn dễ dàng mở nắp. Bạn có thể tự mình thử các vật liệu TIM2 khác nhau, kết hợp với hệ thống tản nhiệt mạnh, có thể thách thức tần số cao hơn, đây cũng là một điều tốt. Tuy nhiên, người dùng phổ thông cần lưu ý rằng không được bảo hành sau khi mở nắp, nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tuổi thọ nên cẩn trọng.