夏天又要來(lái)了，不僅我們需要空調(diào)降溫，電腦組件更需要控制在合適的溫度才能正常工作。那么，對(duì)于常見(jiàn)的PC組件來(lái)說(shuō)，多高的溫度才是極限？

01、 了解核心部件最高溫度范圍

在我們開(kāi)始研究電腦中不同部件發(fā)熱的原因之前，這里是一個(gè)簡(jiǎn)單的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品可能遇到的典型最高溫度的總結(jié)。

為什么加上消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的限制呢？對(duì)于專(zhuān)門(mén)的工業(yè)情況，溫度限制可以高得多，例如汽車(chē)車(chē)機(jī)的內(nèi)存的額定工作溫度可以高達(dá)130℃。

02 、為什么PC芯片會(huì)發(fā)熱？

所有的計(jì)算機(jī)芯片。CPU、GPU、DRAM、NAND閃存等是由多種不同的材料制成的，例如半導(dǎo)體（如硅）、金屬（如銅）、陶瓷和塑料。電荷在半導(dǎo)體和金屬層中的流動(dòng)和儲(chǔ)存，使芯片發(fā)揮了應(yīng)有的功能。

但是，這些材料會(huì)抵制這種流動(dòng)或泄漏儲(chǔ)存的電荷，而電荷攜帶的能量會(huì)以熱量的形式散失。由于今天的芯片包含數(shù)十億個(gè)元件(比如晶體管)，它們之間通過(guò)令人眼花繚亂的線路連接，因此因熱效應(yīng)而損失的能量是相當(dāng)多的。

例如上圖的芯片原理圖，鋁（Aluminum）是用于半導(dǎo)體制造的金屬互連的主要物質(zhì)之一，它有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)二氧化硅（Silicon Dioxide）有很好的粘附性和高加工性。

由于鋁和硅往往會(huì)相互反應(yīng)，所以在由硅制成的半導(dǎo)體上的鋁電路可能會(huì)被損壞。為了防止這種情況，需要沉積一種屏障金屬（Barrier metal）。

所有添加的這些工藝，都造成了電荷流動(dòng)中的能量以熱量形式損失掉。

各種材料都會(huì)吸收這種熱量，并使溫度上升，其程度完全取決于材料本身。純硅需要的熱能比等量的純銅要少，其溫度才會(huì)升高。

讓芯片的溫度上升會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。例如，金屬會(huì)隨著溫度的升高而增加電阻，而半導(dǎo)體的電阻一般會(huì)降低。總之，設(shè)備的電氣行為會(huì)改變，溫度過(guò)高或過(guò)低，芯片都會(huì)遇到嚴(yán)重問(wèn)題。

將CPU和GPU的溫度保持在一定限度內(nèi)的一個(gè)重要原因是漏電。處理器包含數(shù)十億的FinFET晶體管（其他芯片傾向于使用MOSFET），由于它們?cè)诂F(xiàn)在的高規(guī)格制程下達(dá)到了驚人小的微觀尺寸（3nm），電荷最終會(huì)進(jìn)入它不應(yīng)該進(jìn)入的地方。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于 "關(guān)閉 "狀態(tài)時(shí)，不應(yīng)該有電流流過(guò)，但漏電會(huì)導(dǎo)致極少量的電流流過(guò)。將這個(gè)數(shù)字乘以幾千萬(wàn)甚至上億，最終的結(jié)果是，處理器使用的功率比它應(yīng)該使用的要多得多，溫度越高，這個(gè)問(wèn)題就越嚴(yán)重，呈指數(shù)增長(zhǎng)。

顯微鏡下臺(tái)積電7nm N7工藝之下密密麻麻的場(chǎng)效應(yīng)管（FinFET）

這就是為什么有一個(gè)明確定義的最大溫度限制。讓芯片遠(yuǎn)離一個(gè)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重漏電、加劇其他持續(xù)問(wèn)題（如電遷移）或?qū)е挛锢韱?wèn)題（接觸面膨脹、封裝損壞）的溫度。

03、CPU和GPU的最高溫度是多少？

英特爾對(duì)他們的CPU應(yīng)用了兩個(gè)溫度限制，每個(gè)型號(hào)都有，這個(gè)傳統(tǒng)延續(xù)至少有10年了。第一個(gè)被稱(chēng)為T(mén)junction或Tj max。這是一個(gè)處理器在熱控系統(tǒng)啟動(dòng)，以使熱量回到控制下（也稱(chēng)為 "熱節(jié)流"）之前所允許的最大熱結(jié)溫度。這是通過(guò)降低時(shí)鐘頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在某些情況下，也可以降低電壓。

這個(gè)溫度實(shí)際上是體現(xiàn)的芯片本身的最中間溫度，或者說(shuō)是封裝內(nèi)最熱點(diǎn)的溫度，新的處理器都有多個(gè)傳感器分布在芯片上以記錄這個(gè)溫度。

第二個(gè)，Tcase，更像是一個(gè)目標(biāo)，而不是一個(gè)硬性限制，因?yàn)樗荂PU封裝（金屬表面）在與合適的散熱器一起使用時(shí)應(yīng)該達(dá)到的最高溫度。在這個(gè)溫度下運(yùn)行時(shí)，CPU不會(huì)有任何變化。

測(cè)量這個(gè)溫度可能很棘手，所以主板制造商在CPU插座中加入了一個(gè)或兩個(gè)傳感器，以嘗試和估計(jì)機(jī)箱內(nèi)的溫度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。

如果我們看一下CPU實(shí)例，可以看到一個(gè)清晰的模式，盡管內(nèi)核數(shù)量、時(shí)鐘頻率和功耗量增加，英特爾從7代酷睿起，仍然一直規(guī)定Tcase為72℃，最大Tjunction為100℃。

AMD對(duì)其處理器使用了類(lèi)似的系統(tǒng)，盡管最高溫度通常略高一些，為105°C。

而對(duì)于今天的GPU來(lái)說(shuō)，往往只有一個(gè)最高溫度。Tjunction。這是因?yàn)樾酒c冷卻系統(tǒng)直接接觸，而CPU和更早的GPU是由散熱器或其他材料整體封裝的（因此，需要一個(gè)Tcase值）。

顯卡有許多傳感器分布在芯片周?chē)瑘?bào)告的溫度通常只是記錄值的平均值，而報(bào)告最高值的單個(gè)傳感器，有時(shí)比芯片的其他部分高出15攝氏度或更多，在GPU-Z之類(lèi)的軟件中，會(huì)顯示為一個(gè) "熱點(diǎn)"（hotspot）數(shù)字。

由于GPU的能效水平往往比大多數(shù)CPU高得多，因此溫度限制也隨之降低。例如，Nvidia的GeForce RTX 4090，其450W TDP，最高溫度為88℃。其他型號(hào)的產(chǎn)品比這要低一點(diǎn)，但它們大多都在80至90度的窗口內(nèi)。

AMD的GPU通常比Nvidia的Tjunction值更高，Radeon RX 7900 XTX和一些老型號(hào)的極限溫度為110℃。

04 、為啥好主板就是貴：因?yàn)檫@個(gè)部件比CPU和GPU熱

上述所有組件的溫度墻都在110度以下，但你的電腦中還有一些設(shè)備可以在一些非常高的溫度下工作。遍布主板和顯卡的電壓調(diào)節(jié)器模塊（VRM）在固定電壓下提供大量電流，并且負(fù)載極大，溫度極高。

有些模塊的最高工作溫度為175℃，不過(guò)150℃更為常見(jiàn)。不過(guò)，與我們提到的其他部件一樣，它們?cè)谌粘９ぷ魍粫?huì)運(yùn)行得這么熱，但如果你是在玩超頻，那么它們就會(huì)處于滿(mǎn)載工作溫度下。

而好主板的VRM往往都采用的昂貴大廠組件，能夠承受更高的工作溫度、更大的工作電流之下，持續(xù)為主板上的處理器和其他部件提供純凈、穩(wěn)定、連續(xù)的電壓電流輸出。