Por que as CPUs usam cada vez mais graxa de silicone em vez de solda para dissipação de calor?

A Intel está usando cada vez mais graxa de silicone para dissipar o calor após o IvyBridge, e mesmo a cara série X não está imune. Embora seja conveniente para os entusiastas de overclock abrir a tampa, os consumidores comuns têm dúvidas. Para economizar alguns dólares, a alta série final - de milhares de dólares sacrifica a dissipação de calor. Isso é realmente apropriado? Quais são as razões para a crescente popularidade da graxa de silicone?

Em primeiro lugar, o desempenho de difusão térmica da graxa de silicone é realmente inferior ao da solda, o que não há dúvida. Mas a graxa de silicone para CPU não é uma graxa de silicone comum barata, nem é a pasta de dente que muitas pessoas ridicularizam. O uso de graxa de silicone é de fato para economizar custos. Quando o foco não está no próprio material de dissipação de calor, existem razões mais profundas. Para entender os princípios por trás disso mais claramente, vamos entender alguns conhecimentos básicos de CPU.

A matriz é fixada no substrato por um grupo de enchimento preto Underfill e, em seguida, revestida com graxa de silicone e, em seguida, no dissipador de calor. À medida que o Die gera cada vez mais calor, e muitas pessoas esmagam o Die para fazer com que o dissipador de calor se encaixe no Die, a Intel começou a adicionar capas protetoras e o Die para formar o desktop que vemos agora. A aparência básica da CPU da máquina:

IHS: Espalhador de calor integrado. É o que vemos com a tampa prateada. Algumas pessoas pensam que é feito de alumínio, mas na verdade seu principal material é o cobre, pois o cobre possui alta condutividade térmica. É prata porque é revestido com uma camada de níquel. Usar níquel como superfície pode ser mais compatível com a graxa de silicone acima:

O material de interface térmica na tampa de cobre é chamado de TIM1 (Thermal Interface Material), e a condutividade térmica sob a tampa de cobre já foi chamada de TIM2. A tampa de cobre pode trazer o calor do Die para uma área maior e levar o calor para um sistema de dissipador de calor maior (Heat Sink) através do TIM1 para facilitar a dissipação de calor.

O pior é que as bolhas deixadas na solda que são invisíveis a olho nu agravarão muito essa deformação. Com o uso da CPU, as rachaduras que podem aparecer na solda também agravam esse efeito. Assim como o trilho do trem deixará juntas de dilatação, a conexão com graxa de silicone TIM2 pode deixar um espaço de buffer para a Matriz e a tampa de cobre com diferentes taxas de expansão, eliminando assim esse perigo. Uma matriz maior pode espalhar melhor o calor para o substrato e IHS, e a deformação por unidade de área também é pequena. O pequeno Die irá exacerbar esse fenômeno e torná-lo mais propenso a problemas.

A conexão de solda é muito difícil, e como soldar o material de silício na tampa de cobre é um grande problema. O material deve ser processado muitas vezes para garantir um ajuste eficaz:

Mesmo assim, a solda terá um impacto negativo no rendimento e nos custos de produção. Juntamente com o aumento da dificuldade do processo de soldagem causado pelo aumento da densidade do calor, os fabricantes de chips não estão esperando para encontrar alternativas. Então vemos que desde IvyBridge, o Die fica muito pequeno, a graxa de silicone TIM2 tem estado na mesa e usada cada vez mais. O uso de graxa de silicone para fazer o TIM2 não afeta os usuários em geral. Todas as CPUs funcionam muito bem dentro do TDP, o que é garantido pelo empacotamento e testes. Ao mesmo tempo, reduz custos e riscos, então por que não fazê-lo?

Para overclockers, a graxa de silicone TIM2 facilita a abertura da tampa. Você pode experimentar vários materiais TIM2 por conta própria, combinados com um forte sistema de dissipação de calor, que pode desafiar frequências mais altas, o que também é uma coisa boa. No entanto, os usuários em geral devem ser lembrados de que não há garantia após a abertura da tampa e a alta temperatura afeta a vida útil, portanto, devem ser cautelosos.