3x bessere Kühlung

[(del)]

Ich weiß nicht wo es das erste Mal berichtet wurde. Ich fand hier im Forum auch auf die Schnelle auch nichts. Ich zitiere dann Lemmi.

Naja. Was denn nun, OC-Experten? ;) Spiegelglatt polieren oder leicht mit dem 200er Schmiergel drüber? ;)

http://www.winhelpline.info/forum/hardware-news/147208-cpu-kuehlung-ibm-verbessert-effizienz-um-faktor-drei.html

[mictasm]

Da gehts aber mehrfach um Wärmeleitkleber, das hat ja mit CPU-Kühlung nicht so richtig viel zu tun. Der gesamte Text liest sich für mich so, als wenn es um einen maschinellen Vorgang geht.

Die "OC-Experten" sind dann wohl eher nicht die Zielgruppe.

Ich persönlich würde sagen, dass die Oberfläche, die Paste und die Menge zusammenpassen müssen.

[Cyphermaster]

Der Wärmeübergang zwischen Kern und Heatspreader sich sicherlich ein sehr wichtiger Punkt, grade weil da kaum riesig optimiert wird bisher. Die beschriebene schlechte Verteilung solcher Pasten macht aber höchstens etwas aus, wenn es sich um nicht optimale Pasten und schlechten Auftrag handelt. Daß sowas ein paar Grad bringen kann, sieht man am Unterschied zwischen Billig-Pampe und besseren Wärmeleitpasten; gigantische Unterschiede sind aber nicht zu erwarten, imho. Deswegen steht da auch "bis zu..."

Je kleiner die Partikel in so einer Paste, und je sauberer aufgetragen, umso weniger tritt der Effekt dieser "Agglomeration" von Partikeln auf. Hat man mal gute Paste, ist der Unterschied nur noch gering (siehe z.B. gute Silberleitpasten oder keramische Pasten mit sehr kleinen Partikeln gegenüber Flüssigmetall-Wärmeleitmittel)

Für die OC-Gemeinde ist das aber grundsätzlich nix, da es dabei um den Fertigungsprozeß und den auf den Kern gesetzten Heatspreader geht. Da gehen kaum OCer ran - und wenn, dann eh nur, um den Heatspreader zu entfernen...
Bei diesem Prozeß könnte man genauso auch mit besserer Paste oder saubererer Verteilung arbeiten, und wahrscheinlich ähnliche Effekte erzielen. Nur ist es wahrscheinlich schlicht billiger, eine Verteilerstruktur in den Chip zu bringen, als an vielen anderen Fertigungsparametern zu drehen.

[Hauwech]

Wie sieht das eigentlich mit eventuellen Toleranzen bei den Heatspreadern aus? Geht da noch was oder ist man schon ziemlich nah am Optimum?

Würde es eigntlich etwas bringen die Seiten vom Die zu kühlen?

[Gast]

Naja. Was denn nun, OC-Experten? ;) Spiegelglatt polieren oder leicht mit dem 200er Schmiergel drüber? ;)



spiegelglatt, dann brauchst du nichtmal wärmeleitpaste und dich auch nicht um die verteilung derer bemühen.

[Gast]

spiegelglatt, dann brauchst du nichtmal wärmeleitpaste und dich auch nicht um die verteilung derer bemühen.So glatt bekommst du den Heatspreader gar nicht, als dass Paste überflüssig wäre.

[haifisch1896]

Wie sieht das eigentlich mit eventuellen Toleranzen bei den Heatspreadern aus? Geht da noch was oder ist man schon ziemlich nah am Optimum?

Würde es eigntlich etwas bringen die Seiten vom Die zu kühlen?

Bei den Seiten hast Du (geschätzete) 4mm² pro Seite, also im Endeffekt 16 gegenüber den xx mm² des Die von oben.
Zudem müsstest Du den IHS abnehmen und einen Kühler haben, der den Die genau einfasst und ich glaube, allein dieses Unterfangen stellt eine sehr schwierige Sache dar. Alleine schon bei der Montage, wo nichts, aber auch gar nichts, im wahrsten Sinne schief gehen darf.

[Daredevil]

Wärmeleitpaste leitet doch besser als zb. Kupfer oder?
Ich geh dann auchmal davon aus das Wärmeleitpaste besser leitet als die DIE? ( Silizium ? )

Wenn ja wäre es doch sinnvoll "kerben" reinzuschneiden da die Wärme dann besser an die WLP verteilt wird und somit automatisch an den Kühler.
Da die DIE ja eine größere wärmeabgabefläche hätte, denk ich mir zumindest gerade so :uponder:

Natürlich wenn man davon ausgeht das die WLP sehr hochfertig fein ist und sich auch die "Kerben" füllt.

[pancho]

Wärmeleitpaste leitet doch besser als zb. Kupfer oder?

Nie und nimmer.

[Daredevil]

Oha (http://www.tweakers4u.de/p4cms/media/t4u/image_artikel/05/170/leitwerte.gif) najut da hab ich wohl krass danebengelegen :D

[Cyphermaster]

Wie sieht das eigentlich mit eventuellen Toleranzen bei den Heatspreadern aus? Geht da noch was oder ist man schon ziemlich nah am Optimum?"Optimum" ist ein Kompromiß aus dem, was technisch machbar wäre, und dem, was für diese Verbesserung an Geld zu bezahlen/Aufwand zu treiben wäre.

Meiner Einschätzung nach wäre technisch durchaus mehr drin, wenn ich mir ansehe, daß der Sitz des IHS teilweise >5°C mehr oder weniger Kerntemperatur ausmachen kann.

[m.sch]

Hier gehen sie etwas näher drauf ein (http://www.hartware.de/news_41746.html)

[Gast]

die Frage an die Experten wäre nun warum das mehr bringt als den Spreader von innen per Maschine kurz nachzupolieren. Ein Vorgang der maschinell 2s dauern würde und bestimmt billiger ist als diese Kanäle. Auch wann das mit den Kanälen recht leicht (preiswert) zu sein scheint.

Irgendwie scheint das mit den spiegelglatten Flächen Nachteile zu haben.

[Gasthaus]

Ich weiß nicht wo es das erste Mal berichtet wurde. Ich fand hier im Forum auch auf die Schnelle auch nichts. Ich zitiere dann Lemmi.

Naja. Was denn nun, OC-Experten? ;) Spiegelglatt polieren oder leicht mit dem 200er Schmiergel drüber? ;)

http://www.winhelpline.info/forum/hardware-news/147208-cpu-kuehlung-ibm-verbessert-effizienz-um-faktor-drei.html

Laut einem Feinmechaniker soll ein geschliffenes,ABSOLUT plan poliertes Die mit genauso bearbeiteten Kühlerboden das beste Ergebnis erzielen.Denn,dank der Kohäsionskraft(richtig so?) erspart man sich WLPampe da sie einfach von allein zusammenkleben:)Mit Heatspreader sieht es eh schlecht aus,deshalb runter damit und ran ans Die.
Der Kühler übrigens war ne dicke ca. 40mmQuerschnitt passiv-Heatpipe gefüllt mit normalen Wasser welches bei extremem Unterdruck schon ab ca 25°C kocht/kondensiert.Sehr geil.Das grösste Problem stellt aber der Unterdruck dar,wenn ich mich recht erinnere sprach er von 0,1bar.Das Gerät für solche Sachen steht leider nicht in jeder Werkstatt herum.

Die Ganze Sache kühlte laut seiner Aussage grandios,allerdings erkauft mit freiliegenden Mainboard mit nem 30cm-Pimmel auf der CPU.

[(del)]

Ich kann viel machen, aber das Die in so einer Güte polieren kann ich nicht :D "Ich" hab einen sehr guten "Linearschleifer". Allerhand Brocken dabei nur leider keine Polierscheiben da. Ich glaub ich werd mal morgen meinen Schloßern bissl Dampf machen ;)

[Avalox]

Laut einem Feinmechaniker soll ein geschliffenes,ABSOLUT plan poliertes Die mit genauso bearbeiteten

Tja. Laut IBM eben nicht mehr. In der aktuellen c't ist ein Artikel.
Auf einem planen DIE wirken die Kräfte so, dass diagonal, also von einer Ecke der CPU zu andern, dieses als X die Paste sich verstärkt ansammelt. Die andenen Flächen bleiben weniger stark benetzt. Damit sind wirklich die üblichen Wärmeleitpasten gemeint.
Deshalb schleifen IBMs Ings. Mikrometer grosse Kanäle in die Oberfläche des DIEs.
Effekt man kommt mit 1/3 der Paste aus. Hat 40% bessere Kühlleistung und kommt zudem mit einem viel geringeren Anpressdruck aus. IBM ist so begeistert, dass die Entdeckung sofort in die Produktion übernommen wird.

Mal davon ausgehend, dass dieses kein April Witz ist, so stellt sich ein ähnlicher Ah, ha Effekt wie beim Lotoseffekt ein. Vor dessen Entdeckung hätte auch jeder gesagt, dass Schmutz auf glatten Flächen am schlechtesten haftet.

[(del)]

Laut IBM nicht mehr, wenn "Paste" benutzt wird. Gasthaus schreibt aber 'ohne Paste'. Oder habe ich mich verlesen? Abgesehen davon schreibt er von feinmechanischen Bearbeitung und ebenfalls poliertem Die. Best case also.

edit:
Da normalsterbliche OCer an solche Maschinen nicht drankommen überlege ich wirklich enrsthaft :) ob es was bringen könnte den Kühler so "sternformig" von der Mitte nach Außen mit nem ganz feinen 'Schmiergel' leicht 'zu verkratzen'. Für die paar Mikrometer bräuchte man kaum Druzck auszuüben.

[Cyphermaster]

Nochmal zum Mitdenken:

Das "Grundproblem" bei normalen Partikel+Matrix-Pasten ist, daß es quasi kleine Kügelchen in Soße sind, die in einem runden Klecks mittig aufgetragen und mit einem Heatspreader auf den CPU-Kern gequetscht werden. Nimmt man da - so wie aktuell in der Fertigung - einen quadratischen Spreader und drückt mittig auf so einen Soßenfleck, dann verteilen sich die Kügelchen bzw. die Pampe insgesamt dem Druck bzw. der Verformung der Teile folgend vorwiegend an den diametralen Achsen des IHS, also in einer diagonalen Kreuzform.

Günstiger wäre es also,
1) den Druck gleichmäßiger aufzubringen
2) ein Wärmeleitmedium zu nutzen, das sich besser verteilt
3) das Wärmeleitmedium vor dem Aufsetzen des IHS optimal zu verteilen

1) erfordert große Prozeßgenauigkeiten in der Fertigung und Montage, ist also extrem teuer
2) auch teuer, man müßte z.B. Flüssigmetall nutzen
3) prozeßtechnisch aufwendig, kostet wegen der für die Verteilung notwendigen Zeit+Maschinen auch Geld.

Da liegt es doch nahe, so ein "Verteilungsgitter" auf der Kernoberfläche bzw. dem IHS zu benutzen, das wie Drainagekanäle beim Aufsetzen wirkt und quasi das Gleiche macht wie 3), aber wohl günstiger ist. Solange der positive Effekt der besseren Verteilung den des erhöhten Wärmewiderstandes mindestens kompensieren kann, ist es auch nicht verkehrt. So zumindest würde ich das sehen.

[m.sch]

Wenn das stimmt,dann werden GPU's wohl bald mit solch einem Heatspreader daher kommen.Bei der Montage der Kühler werden sie es einfacher haben (verbogene Platinen z.b. wird es wohl seltener geben )

[Coda]

Auf der Rückseite eines Dies wäre das sicher auch interessant. Fragt sich halt ob die Wafer wirklich dick genug sind.

[(del)]

@Cyphermaster
Ok. Das war mal eine schöne Ausführung. Fragen die mir noch durch den Kopf gehen:

1. Kann man daraus etwas für das "Aufsetzten" der Kühler lernen?

2. Werden Geköpfte doppelt so gut gekühlt?! Das was IBM mit der Drainage dürfte doch auch auftreten (mindestens), wenn man den HS ganz weglässt. Tut es das? (hab noch keine CPU geköpft)

[Cyphermaster]

1. Kann man daraus etwas für das "Aufsetzten" der Kühler lernen? Eigentlich nix Neues: Paste immer möglichst dünn aufbringen, immer möglichst gut verteilt, und den Kühler nicht bis kurz vor den Schraubenabriß festziehen, damit die Druckverteilung möglichst gleichmäßig ist.

2. Werden Geköpfte doppelt so gut gekühlt?! Das was IBM mit der Drainage dürfte doch auch auftreten (mindestens), wenn man den HS ganz weglässt. Tut es das? (hab noch keine CPU geköpft)Geköpfte CPUs werden besser gekühlt, klar. Allerdings tritt je nachdem, welchen Kühler man benutzt, und wie gut/schlecht man ihn aufsetzt, natürlich auch der gleiche Effekt wie hier beschrieben auf. Und nebenbei wirkt sich natürlich noch die geänderte Wärmeverteilung aus, weil die verteilende Kupferplatte fehlt (Kühler-abhängig).

Da spielen halt -wie meist- viele Faktoren mit rein.

[haifisch1896]

Auf der Rückseite eines Dies wäre das sicher auch interessant. Fragt sich halt ob die Wafer wirklich dick genug sind.

Und wie willst Du daran kommen? Irgendwo muss es doch das Package berühren, um Daten zu übertragen:confused:

[Ph0b0ss]

Wäre es, abseits von diesen kleinen Optimierungen durch Rillen im Heatspreader, nicht sinnvoller mal einen Heatspreader zu konstruieren, der seinem Namen gerecht wird?

Also z.B. ein Heatspreader aus einem Material, was die Wärme um ein vielfaches besser leitet als Kupfer (evtl. Kohlenstoffnanoröhren oder ähnliches) und somit wirklich die Fähigkeit besitzt die Wärme von den, teilweise immer winziger werdenden, Dies auf den größflächigen Kupferboden eines Kupferkühlers zu verteilen. So könnte man vielleicht sogar bessere Temperaturen erreichen, als mit direkter Kühlung des Dies mit einem Kupferkühler.

Ansonsten ist ein Heatspreader ziemlich sinnlos. Denn um das Die vor Beschädigung zu schützen würde auch ein einfacher Metallring auf dem PCB der CPU ausreichen, wie er auf vielen Grafikkarten zu finden ist (evtl. noch etwas passgenauer, also der Ring sollte genau dort anfangen, wo das Die aufhört).
Wenn dieser Ring dann nicht nachträglich einfach nur draufgeklebt wird, wie z.B. ein Heatspreader, sondern gleich bei der Planung und Herstellung des PCB fest integriert wird, könnte man sicher auch ein sehr genaues Niveau von Die und Ring erreichen.

[Cyphermaster]

Also z.B. ein Heatspreader aus einem Material, was die Wärme um ein vielfaches besser leitet als Kupfer (evtl. Kohlenstoffnanoröhren oder ähnliches) und somit wirklich die Fähigkeit besitzt die Wärme von den, teilweise immer winziger werdenden, Dies auf den größflächigen Kupferboden eines Kupferkühlers zu verteilen. So könnte man vielleicht sogar bessere Temperaturen erreichen, als mit direkter Kühlung des Dies mit einem Kupferkühler.Preislich auf absehbare Zeit nicht denkbar.

Ansonsten ist ein Heatspreader ziemlich sinnlos. Denn um das Die vor Beschädigung zu schützen würde auch ein einfacher Metallring auf dem PCB der CPU ausreichen, wie er auf vielen Grafikkarten zu finden ist (evtl. noch etwas passgenauer, also der Ring sollte genau dort anfangen, wo das Die aufhört). Wenn dieser Ring dann nicht nachträglich einfach nur draufgeklebt wird, wie z.B. ein Heatspreader, sondern gleich bei der Planung und Herstellung des PCB fest integriert wird, könnte man sicher auch ein sehr genaues Niveau von Die und Ring erreichen.Prozeßtechnisch sind beide Lösungen in der entsprechenden Präzision teuer. Man braucht sich ja nur mal dran zu erinnern, daß bei einigen Grafikkartenkühlern genau dieser "Stützring" mit einem entsprechend geformten Kühlerboden umgangen, und wieder nur direkt auf dem Kern angepreßt wurde...

Technisch denkbar sind da viele Dinge. Aber zwischen DENKBAR und PRODUZIERBAR liegen oft Welten. Und dann nochmal Welten zu BEZAHLBAR. Leider.