İşlemcide degrade/yıpranma ve elektromigrasyon nedir, nasıl oluşur, degrade nasıl anlaşılır (5. sayfa)

BoşnakAğa · 2020-01-29T13:19:57.0000000+03:00

Son zamanlarda işlemcide degrade yani kabaca eskime/yıpranma dediğimiz olay daha fazla konuşulur oldu. Bazı arkadaşlarımız bu olay nasıl ve neden olur, işlemci yıprandığında (bu noktadan itibaren degrade yerine yıpranma kelimesini tercih ediyorum) nasıl anlaşılır diye sordukları konular açıyor. Bu olay nasıl gerçekleşir kısaca ve mümkün olduğunca sade şekilde anlatmak faydalı olacaktır İşlemci yıpranması en temel haliyle 2 sebepten olur: Elektromigrasyon ve yüksek sıcaklıklar Elektromigrasyon: Migrasyon genel anlamıyla göç etme demektir ve elektronikten inşaata, kimyadan malzeme bilimine mühendislikte çok bilinen ve genelde ciddi sorunlar yaratan bir durumdur. Moleküller ve atomlar genel itibariyle çok bulundukları alandan az bulundukları alana göç etme isteğindedir. Bizi ilgilendiren katı haldeki işlemcide ise bu olay dış etki ile olur Elektromigrasyon teorisi iletken materyalin yani atomların elektrik alan ve elektrik akımı altında taşınmasına dayanır. Tüm iletken maddeler bu etkiye açıktır. Bir metal iyonun elektromigrasyona maruz kalması temelde 2 kuvvet ile açıklanır: direkt kuvvet ve rüzgar kuvveti (wind force) Direkt kuvvet (direct force): iyonların elektromanyetik alan içinde kaldıkları kuvvet nedeniyle yer değiştirmesi olayıdır Rüzgar kuvveti (wind force): İyonların/atomların elektrik akımı nedeniyle yer değiştirmesi olayıdır Çok özet haliyle elektronlar sahip olduklardı momentumları iyonlara yani atomlara aktararak yerlerinden sökebilir. Bu olaya elektromigrasyon diyoruz. Bu etkinin görülmesi elektrik akımının voltaj ve akım değeri ile artar. Yine sıcaklık bu etkiyi ciddi şekilde arttırır. Kısaca elektromigrasyon işlemciyi oluşturan nano iletim yollarının ve bileşenlerin üzerlerinden geçen elektronların sahip oldukları momentumları bu bileşenleri oluşturan atomlara aktarılması böylece atomların ait oldukları yerden kopup başka bir noktaya taşınmasıdır Bu olay devrelerde elektrik iletiminin kopmasına yada komşu birim ile kısa devre oluşmasına neden olur/olabilir Taşınan atomların yerinde boşluk oluşmaya başlar. Oluşan boşluğun etkisiyle iletimin hala geçerli olduğu komşu atomlar üzerindeki elektron akışı hızlanır. Bu da komşu atomların da taşınma şansını arttırır. Bu şekilde giderek büyüyen bir boşluk oluşur. Buna Void (boşluk) denir. Kopan iyonlar ise biraz ileride veya yakın çevrede birikerek hillock adı verilen küçük tepecikler oluşturmaya başlar Bu tepecikler yeterli büyüklüğe ulaşırsa dielektrik yalıtımı aşarak bir sonraki iletim bölgesine temas etmeye ve kısa devre oluşturmaya başlayabilir. Böylece yalnızca kendi devresini değil yan devreyi de çalışmaz duruma getirebilir Elektromigrasyon ihtimali ve olası zararın büyüklüğü yalnızca akım yoğunluğu/voltaj/sıcaklık ile değil aynı zamanda iletim yollarının mutlak uzunluğu ile doğru orantılıdır Bu yüzden benzer nm'deki ancak farklı tasarımdaki iki ayrı mikro bileşen benzer koşullarda farklı derecelerde yıpranma gösterebilir Yıpranma etkisi en fazla yüksek sıcaklık altında yani iyonların halihazırda kinetik enerjileri ve hareketlilik durumları yüksek iken görünür. Bu yüzden yüksek sıcaklıkta yıpranma etkisi çok artar. Isının artışı direnci de arttırdığı için etki katlanır Oluşacak küçük boşlukların komşu bölgelerinde artan akımın ve sıcaklığın etkisiyle küçük bir boşluğun hızla büyümesi aşağıda grafikleştirilmiştir Görüldüğü gibi artan ısı ve akım kendi içinde bir kapalı döngü oluşturarak boşluk oluşumunu arttırıyor Üreticiler eklektromigrasyon ve yıpranma ihtimalini azaltmak için sinyal yollarından geçen voltajı veya akımı kısıtlama, iletkeni "impurite" etme yani saflıktan uzaklaştırma, yalıtımı kuvvetlendirip atomları daha sıkı sabitleme gibi yöntemlere başvururlar. Mesela alüminyum kullanımında alüminyum içine bakır ve titanyum katılır ve akım geçişi limitlenir Nm düşüşü yani işlemciyi oluşturan iletim yolları ve transistörlerin küçülmesi elektromigrasyon ihtimalini ve etkisini arttırır. Mesela 60 nm bir işlemcide ki büyük hacimli iletken ve onları çevreleyen yalıtkan birimlerin boyutları elektromigrasyondan daha az etkilenirken nm düşüşü ile bu birimler küçüldükçe daha az migrasyon ile bile daha büyük etki/yıpranma hissederiz. Yıpranma oranı ve görünümü artmaya başlar Bu yüzden üreticiler nm düşürdükçe voltaj ve akım geçişini sınırlamaya başlar Aşağıda görüldüğü gibi elektron akımı iletkenin daha dar olduğu alanlarda daha fazla zarar verme kapasitesine sahiptir. Daha geniş alanlarda zarar daha küçük gerçekleşir yada görülmez Süreç hızlı akan dar bir nehrin kayayı daha geniş ve sakin akan bir nehre göre daha az aşındırmasına benzer ilerler İşlemci hız değeri arttıkça elektromigrasyon şansı yine artar Bu sebeple rekor denemeleri için sıvı nitrojenle soğutulup ağır voltaj altında aşırı hıza çıkarılan işlemciler günler içinde perte çıkar Elektromigrasyondan/yıpranma ihtimalinden ne kadar korkmalıyım? Elektromigrasyonu tümüyle engellemenin bir yolu yoktur. Ancak bu durumu aşırı dert etmenize de gerek yoktur. Genelde fark edilir etki uzun bir süreçte gerçekleşir. Trilyonlarca atom içeren devreler olasılılık nedeniyle düşük akım voltaj ve serin durumda bile migrasyon etkisine maruz kalır ancak trilyonlarca atom içinde bazı atomların yer değiştirmesi bizi etkilemez. Günümüz işlemcileri oldukça dayanıklı yapıdadır. Yukarıda yazdığımız etkiden kolay kolay etkilenmezsiniz yada en azından fark etmezsiniz günlük hayatta. Ancak nm düşüşü ile birlikte bu etkinin sıklığının ve hissedilme derecesinin artma ihtimali olduğunu bilmeniz iyi olur Kısaca fazla endişe etmeyin, işlemciler dayanıklı yapıdadır ve yıpranma etkisini hissetmeye başlamanız (çok ağır voltaj ve sürekli yük altında işlemciyi zayıf soğutma sistemleri ile pişirme hariç) yıllar alır ancak buna güvenerek işlemcinizi yüksek voltaj ve sıcaklık değerlerine boğmaktan imtina etmeniz yararlı olur. Uzun yıllar altında yıpranma olsa bile işlemciniz çalışmaya devam edecektir. Yıpranma dediğimiz olay işlemcinin tamamen çalışamaz hale gelmesi değil ulaşabildiği hızların düşmesi, aynı hız için giderek daha yüksek voltaj istemeye başlaması dolayısı ile daha da sıcak çalışmaya başlaması, çeşitli stabilite sorunların oluşabilmesi demektir Daha dikkatli olunması gereken nokta şu: Yeni nesil işlemciler çok daha yoğun. Mesela TSMC 3nm ve Intel 7nm üretimlerin milimetre kareye yaklaşık 240 milyon LOGIC transistörü sığdırabileceği konuşuluyor. Intel 14n bu değer şu anda 38-45m/mm2 kadar. TSMC 7nm 90m/mm2 kadar. Intel 10 nm 100m/mm2 kadar bir yoğunluk içeriyor. Yani hızla yeni bir evreye geçiyoruz Yoğunluk hızla artıyor. Bu da birim alanda biriken enerji yolcululuğunun artması dolayısı ile ısı yoğunlaşması demek. interconnect ve transistörler çok küçültüyor. Elektromigrasyon denilen olayın etkisinin artması için şartlar hazır. Bu yüzden özellikle yeni nesil işlemcilerinize eski nesil 32-22-14 nm kadar hor davranmamanız sizin yararınıza olur Overclock işlemi ile ciddi ilgilenen ve bazen işlemcileri limitlerine zorlamayı seven kişiler zaten uzun yıllardır bu durumun farkında ve genelde bu işe yönelenler birkaç yıl içinde oluşacak zararı önemsemedikleri için dert etmiyorlar İşlemcimde yıpranma varsa nasıl anlarım? Yıpranma etkisini işlemciyi çok zorlamadıkça görmeniz zordur ama imkansız değildir. Aşırı yıpranmış işlemciler kendisini belli eder İşlemcide yıpranmayı en iyi kullanıcısı fark eder. Daha önce mesela 1.38v ile 4.9 gören işlemci bir süre sonra mavi ekran vermeye, stabil çalışmamaya başlar. Bu noktada kullanıcı rahatsız olacağından genelde benzer voltajda mesela işlemciye 4.7 ghz vermeye başlar. Artık işlemci aynı voltaj ile daha düşük hız yapmaya başlamıştır. Bu olayın geri dönüşü yoktur Diğer fark edilme şekli ikinci el aldığınız bir işlemcinin sıfır haldeki teknik değerlerine bile ulaşamaması ile görünür. Yani aldığınız işlemci sıfır halinin teknik değerlerine ulaşamıyorsa yıpranmaya uğramış demektir. Yine elinizdeki işlemci benzerleri rahatlıkla 4.5 Ghz yapıyorken 3.9 Ghz'de takılı kalıyorsa (silikon lottery denen olay dışında) yıpranmış olma ihtimali vardır. Çok nadir de olsa böyle bir işlemciye denk gelirseniz yıpranmış olduğunu anlayabilirsiniz. Özetle işlemcide yıpranma diye bir şey ister istemez gelişir ve bundan kaçamazsınız ancak işlemcide yıpranma olgusunu kafaya takmanıza hiç gerek yok zira işlemciler en dayanıklı en uzun ömürlü bilgisayar bileşenlerinden biridir. Sadece küçülen birimler ve artan ısı enerjisi yoğunluğu nedeni ile nm değerlerinin artan bir hızda düştüğü günümüzde bu konuya eskisinden daha dikkatli yaklaşmak daha faydalı olacaktır. İşlemcinizi aşırı voltaja boğmayın, bu tarz voltajlar altında işlemcinizi uzun saatler/günler/haftalar yüksek yük oranında tutmayın, işlemcinizi çok yüksek sıcaklıklarda çok uzun süreler çalıştırmayın. Bunları yapsanız bile yıpranma olayını fark etmeniz kolay olmayacaktır ama siz yine de yapmayın işte. Daha önce konu açıp 2. elde yıpranma nasıl anlaşılır diye soran bir arkadaşa bu konuyu vaktim olduğunda elimden geldiği kadarıyla anlatacağım şeklinde söz vermiştim. Ancak fırsat bulabildim. Buradan gerekli bilgileri edinebilir diye umuyorum @Rektifier

Sıcak Fırsatlarda Tıklananlar

Editörün Seçtiği Fırsatlar

Songmics XL Köpük Yastıklı Katlanır Kamp Sandalyesi, Dış Mekan Sandalyesi Siyah GCB07BK : Amazon.com.tr: Spor ve Outdoor https://www.amazon.com.tr/dp/B07MN2WK3V 2 yıl önce paylaşıldı

RØDE Vlogger Kit, iOS sürümü : Amazon.com.tr: Elektronik https://www.amazon.com.tr/dp/B08P4FCTG7 9 sa. önce paylaşıldı

Magmaweld MGA 800 Avuç Taşlama Makinesi 115 MM : Amazon.com.tr: Yapı Market https://www.amazon.com.tr/dp/B0D9BX842N 9 sa. önce paylaşıldı

Daha Fazla

Bu Konudaki Kullanıcılar: Daha Az

2 Misafir - 2 Masaüstü

5 sn

204
Cevap

45
Favori

33.483
Tıklama

Daha Fazla
İstatistik

Konu İstatistikleri Yükleniyor

Konuya Özel

382 oy

Öne Çıkar

Cevapla

Sayfa:

önceki 3 4 5 6 7

Giriş

Mesaj

IsO6

Yarbay

4426 Mesaj