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      解析:為何CPU可以超頻使用

      最近無論是AMD的Athlon XP,還是Intel的P4都擁有超頻能力很強的產品,在市場上也著實火爆了一次。為什么同一型號的CPU卻具有不同的超頻性能呢?為什么具有優異超頻性能的CPU都在比較低頻率的產品中呢?下面讓我們一起去了解一下。

        CPU型號的由來

        首先讓我們了解一下CPU型號的由來,我們所見到的CPU都是按照主頻(Intel 奔騰系列,AMD的毒龍系列)或者PR值(AMD的Athlon XP系列)來確定型號的,那么這些型號是怎么來的呢?

        每塊CPU芯片都是從晶圓中切割出來的。大家可能認為整個晶圓所切割的芯片都具有相同的速度,相同的品質。而由于生產工藝以及原料的關系,實際上同一塊晶圓中制造出來CPU的速度是不相同的。晶圓上的電路要利用紫外線刻錄技術印上。由于紫外線的折射,在晶圓的中間部分刻錄的比較清楚,而外圍的刻錄就會差一點,因此由中間的晶圓制成的CPU就可以工作在更高的頻率下,而外圍的則相對較低。目前所看到的型號,都是生產商在后期測試中確認的的。Intel的奔騰系列,AMD的毒龍,直接使用測試出來的頻率作為型號,AMD的Athlon XP系列就通過一定公式轉換成PR值作為型號。

        CPU超頻幅度之迷

        了解了CPU的大致生產過程和型號的由來,我們就可以知道,其實CPU盒上所寫的速度只代表它能在該頻率或者PR值下穩定的工作。由于廠家要保障產品質量,所以這個速度并非是其極限頻率,往往是比極限頻率低上很多。這樣CPU就必然具有一定的超頻性能,而隨著生產工藝的不斷改良和成熟更會令超頻幅度大大增加。

        除此之外還有一個重要的原因,那就是市場的需求因素。很多人不明白為什么現在市場上有那么多的XP 1700+或者1800+竟然是從2800+或者更高頻率降頻得到的,其實這正是因為市場的因素在起作用。當某些低頻型號的需求很大而短缺,而高頻的型號因價格等原因卻銷量不濟,廠商就會把晶圓素質好的CPU降低型號出售(畢竟生產成本差不多),從而這些CPU就具有了優異的超頻性能。所以就算具有同一標稱速度的CPU,超頻幅度都會有很大的分別的,選CPU多數憑運氣。

        正因為上面的兩個因素存在所以CPU才具有不小超頻的性能,不過應該是第二個因素的影響較大。

        超頻的后遺癥

        這是一個老生常談的問題,也是一個麻煩的問題,那就是電子遷移(electromigration)的問題。什么是電子遷移現象呢?在電流密度很高的導體上,最典型的就是IC (集成電路)內部的金屬導線(metal line),電子的流動會帶給上面的金屬原子一個動量(momentum),而使得金屬原子脫離金屬表面四處流竄,結果就導致金屬導線表面上形成坑洞(void)或土丘(hillock),造成永久的損害。這是一種慢性的過程,一旦情況越來越嚴重,到最后就會造成整個電流短路(short),整個CPU就宣告報銷了。

        你可以把電子遷移想象是洪水泛濫,造成地面滿目瘡痍的景象,或是臺風過境,建筑物被吹的東倒西歪。我想這樣的比喻應該蠻恰當的。

        電子遷移受許多因素影響,其中一個是電流的密度。電流密度越高,電子遷移現象就越顯著。從CPU的發展史,我們可以發現,為了把CPU的die size縮小,IC越做越小,線路做的越細越薄。如此,線路上的電流密度就變得很大,所以電子的流動所帶給金屬原子的動量就變得很顯著,金屬離子就容易從表面脫離而四處流竄,形成坑洞。另外一個因素就是溫度,高溫有助于電子遷移的發生。而超頻卻是既加大電流也增加了溫度(功率加大),而電子遷移的直接影響就是會令電路的電阻增加,從而降低CPU的效能。這正是有些網友不明白,為什么剛剛用的時候CPU的超頻幅度很大,為什么用了一段時間就超不到那個高度了,其實不是主板的原因,也不是內存的原因,對于我們從某種意義來說最重要的原因就是散熱工作做的不好,致使CPU的電路發生了變化,因而大不如前了。

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