Опубликовано в рубрике Стенания по поводу беспросветной экономии Intel на нормальных термоинтерфейсах звучат со страниц многих тематических форумов уже не первый год подряд. Часть процессоров Intel могла похвастать припаянной к кристаллу ядра крышкой теплораспределителя, но массовые процессоры последних поколений используют исключительно пластичный термоинтерфейс – по мнению многих членов Академии диванных наук, не самого лучшего качества. По этой причине процедура снятия крышки с процессоров Intel является мероприятием довольно популярным, и для неё даже создаются специализированные приспособления.
Известный немецкий энтузиаст Der8auer опубликовал небольшой экскурс в материаловедение и термодинамику, который позволяет понять, почему Intel не использует припой для крепления крышки к кристаллу процессоров Skylake. Начать следует с того, что у процессоров Skylake достаточно тонкая подложка – толщина слоя текстолита не превышает 0,78 мм, поэтому жёсткая связь крышки и кристалла могла бы привести к механическим повреждениям процессора, а пластичный термоинтерфейс подобные «смещения и изгибы» компенсирует. Эксплуатировать Skylake без крышки тоже опасно в силу низкой механической прочности подложки.
Во-вторых, специфика свойств материалов, из которых изготовлены и которыми покрыты теплораспределитель и кристалл процессора, подразумевает наличие достаточно сложных технологических процессов. Например, чтобы припаять медную крышку к кремниевому кристаллу, её нужно защитить от окисления слоем никеля, а для лучшего контакта припоя из индия с крышкой необходим тонкий слой золота на внутренней стороне теплораспределителя. Кремний кристалла процессора тоже нужно покрыть сначала титаном, потом сплавом никеля и ванадия, и только потом слоем золота. Сам индиевый припой остаётся достаточно дорогим материалом: ежегодно его добывается в мире в три раза меньше, чем золота, и в пересчёте на один процессор затраты укладываются в диапазон $2-5.
Но даже не высокая стоимость припоя и сопутствующих металлов является главной причиной отказа Intel от применения индия в массовых процессорах новых поколений. Дело в том, что процессоры с малой площадью кристалла (как у Skylake) в случае припаивания крышки чаще страдают от микротрещин, возникающих в слое припоя после многократных прогревов и остываний. Температурный цикл может не иметь ничего общего с экстремальным разгоном и жидким азотом, но и щадящий режим эксплуатации способен вызывать появление микротрещин. Эффективность термоинтерфейса в результате заметно снижается. А вот на процессорах с крупным кристаллом микротрещины возникают реже, поэтому Haswell-E, например, использует припой вместо пластичного термоинтерфейса.
Именно разрушение припоя под воздействием температурных циклов является главной причиной использования пластичного термоинтерфейса в процессорах Skylake, как утверждает Der8auer. К слову, он уже провёл эксперименты с припаиванием крышки к кристаллу процессоров Skylake, но один из опытных экземпляров не смог пройти тест под жидким азотом. Пути решения проблемы активно ищутся, Der8auer обещал держать сообщество в курсе своих экспериментов.