![处理器越热,运行速度就越快吗?](https://linux22.com/image/1375402/%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8%E8%B6%8A%E7%83%AD%EF%BC%8C%E8%BF%90%E8%A1%8C%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%B0%B1%E8%B6%8A%E5%BF%AB%E5%90%97%EF%BC%9F.png)
我从一位物理学家那里听说,当硅变热时,它可以传导更多的电。他说:
“硅的结构非常好,熔点也更高,但随着温度升高,原子开始振动,硅实际上可以成为导体。我们称其为半导体,因此我们可以改变通过它的导电量。我们可以做到这一点的一种方法是掺杂,我们可以向其中添加不同的元素、不同的其他原子,我们可以对其进行 n 型或 p 型掺杂,我们可以添加电子或缺少电子,这样我们就可以制造晶体管。”
这当然不是书面文字,而是口头文字这个视频。
但这让我思考,当硅芯片变热时,是否意味着它会变得更快并产生更好的性能,这对处理器来说也一样吗?
我知道这个问题有点奇怪,特别是因为我不完全了解处理器的架构,所以我很好奇答案是什么。
答案1
你的思维过程存在的最大问题是,如果处理器过热,它就不再是半导体了。它无法准确地控制信号。最终你得到的是大量错误和极少的数据。因此,更多的电流通过,但这些电流中的信息却越来越少。
答案2
这里的看法是硅是导体,为了找到正确的词来表达这一点,我参考了维基百科。
纯硅的导电性太低(即电阻率太高),无法用作电子电路元件。实际上,纯硅中掺杂了少量其他元素,这一过程大大提高了其导电性,并通过控制激活载流子的数量和电荷(正或负)来调整其电响应。
在常见的集成电路中,单晶硅晶片作为电路的机械支撑,它们通过掺杂制成,并通过薄层氧化硅相互绝缘,氧化硅是一种绝缘体,在适当条件下将元素暴露于氧气中即可轻松产生。硅已成为制造高功率半导体和集成电路的最流行材料。原因是硅是一种能够承受最高温度和电功率而不会因雪崩击穿而失效的半导体(雪崩击穿是一种通过链式反应过程产生电子雪崩的过程,在此过程中热量产生自由电子和空穴,进而产生更多电流,从而产生更多热量)。
http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon
感谢 wiki。从我的角度来看,硅片不是路径、迹线和开关,而更像是这些酷炫电子活动发生的媒介。正如
视频中所述,正是蚀刻、掺杂和添加其他材料才真正构成了集成芯片、高导电性和在正确位置进行电子切换。因此,改变晶圆本身的导电性并不是一个好处。
半导体结的最大结温
半导体材料的各种物理特性都与温度有关,其中包括掺杂元素的扩散速率、载流子迁移率和载流子的热产生。
基本上,随着温度升高,掺杂剂移动的可能性会大大增加,因此结点掺杂侧之间的功能屏障可能会发生变化。这可能会导致 pn 结发生不可逆变化,并改变结点的工作特性。这可能会改变结点的电阻特性,并可能产生更多热量,进而影响结点特性,从而导致热失控。
载流子迁移率和电荷载流子是指材料内可移动的电子数量,温度对此也有很大影响。这些特性同样会影响设备的整体电阻和发热。
电路板周围的其他硅元件也类似,掺杂的硅组成了栅极和所有精密的电子元件,而且它在很宽的温度范围内完成这些工作,这种材料塞入的封装是绝缘体,当温度过高时,它仍然需要保持在一起,不会烧焦或破裂。
答案3
(...) 随着温度的升高,这些原子开始振动,它实际上可以成为导体。
硅树脂既用于隔离,又用于传导电流(它与其他物质混合,以实现这些相反的目的)。晶体管的最大工作温度约为 60-100 摄氏度。如果温度超过规定的最大值,CPU 就会出现错误,而且热量可能会损坏晶体管。
热的 CPU 可能比较冷的 CPU 传导更多的电流,但这不会提高芯片的计算性能。