Все мы знаем истории, как люди умудряются пользоваться очень старыми компьютерами в 2025 году. У кого-то в качестве основной машины стоит 20-летний Core 2 Duo, а в гаражах иногда можно заметить настоящие «раритеты» Pentium lll из конца прошлого тысячелетия. И тем интереснее наблюдать, как люди меняют современные, и без того избыточно мощные процессоры, чуть ли не каждый год.
А опыт Intel с их деградирующими 13900K и 14900K показал, что современные процессоры в принципе не смогут проработать столько, сколько старые. Вопрос — почему? Ответить вызвался Игорь Позняев, создатель канала «Блог системного администратора». В чем причина неубиваемости старых «камней» и почему новые так не умеют?
Причина первая — техпроцесс
Кристалл процессора содержит очень много маленьких элементов — транзисторов, которые как бы «вытравливаются» на нем и, собственно, выполняют все вычисления: из них состоят ядра, кэш и другие «органы» процессора. По своей сути это очень маленькие переключатели, затвор которых может быть или открыт, или закрыт. Комбинируя эти состояния на миллиардах транзисторов, процессор и может выполнять вычисления в двоичной системе счисления, но это мы немного отвлеклись.
Дело в том, что в новых процессорах транзисторов намного, в тысячи раз больше, чем в старых. Чтобы такая орава могла поместиться на маленьком чипе, транзисторы стараются уменьшить еще сильнее, и если в 2005 году большинство процессоров производилось по 90- и 65-нанометровым нормам, то в 2025-м мы осваиваем 2 нанометра. Уменьшение размера, помимо возможности «упаковать» больше транзисторов на один чип, ведет еще и к снижению напряжения, так как маленькому транзистору нужно меньше электронов для работы.
Но в уменьшении транзисторов кроется огромная проблема
Что бы вы предпочли: большой чугунный блок 6-литрового V8 или современный литровый турбо-мотор, даже не из алюминия — из пластика? Вот примерно так можно сказать и про размер транзисторов в чипе. Раньше они были больше, поэтому создавали меньшее сопротивление проходящему току, к тому же с физически большого транзистора тепло снять сильно проще. А ведь между ними и расстояние было намного большее, чем сейчас.
И потом — большие транзисторы буквально менее восприимчивы к внешнему воздействию. Я говорю о каких-нибудь сбоях в работе VRM (зоны питания материнской платы), о стойкости к нагреву и подобных вещах, которые могут убить новый процессор, но не старый (естественно, если не пытаться целенаправленно подать на него 12 вольт).
В общем, старые процессоры — это не сильно эффективные, зато построенные с запасом «камни», которые не отличались эффективностью, зато были устойчивы к температуре, к высокому напряжению и даже в какой-то степени к производственным дефектам. К тому же каждый отдельный транзистор при работе грелся меньше, ибо с него было банально проще снимать тепло.
А вот новые процессоры — это как раз как «литровый турбо». Да, это в какой-то степени инженерное произведение искусства, но настолько хрупкое, что может деградировать или выйти из строя без особых на то причин. Сейчас размер транзисторов уже измеряется атомарными слоями — о какой износостойкости и прочности тут может идти речь?
Транзисторы упакованы плотно, и хотя каждый из них по отдельности потребляет меньше энергии, все мы видели энергопотребление старых (95 ватт) и новых (больше 250 ватт) процессоров. Да, число тоже имеет значение. Кроме того, тонкие структуры требуют куда более нежный тепловой режим, а с увеличением тока начинают разрушаться быстрее. Это, к слову, главная причина деградации процессоров.
Электромиграция
Это явление представляет собой миграцию атомов металла проводника под действием тока. Если проще, то представьте, что транзистор — это труба, по которой течет злая жижа (в нашем случае ток). Чем больше давление жижи (сила тока) и чем меньше диаметр трубы (размер транзистора) — тем быстрее жижа разъест трубу. Я очень старался с этой аналогией, считаю, за нее можно и лайк поставить 👍
То есть, пока в процессоре течет ток, он как бы «смывает» атомы металла из соединений внутри процессора. В итоге где-то образуются «войды», а где-то «гребни». Первые способны полностью порвать дорожку и вывести из строя блок процессора (а то и весь процессор), а вторые со временем разрастаются настолько, что начинают замыкать соседние цепи.
Старому процессору на электромиграцию абсолютно все равно: толстые проводники не почувствуют потери условного нанометра, а вот для тонкого проводника нанометр — считай как половина его сечения. Кроме того, они имеют меньшее сопротивление (так как чем выше сечение проводника — тем сопротивление ниже), и главное — через процессоры шел сравнительно небольшой ток, в 50-70 ампер.
У новых процессоров все иначе. Ток там достигает, вдумайтесь, 300 ампер! Этого достаточно для сварки металлов, но в нашем случае огромный поток электронов проходит по очень тонким проводникам, постепенно разрушая их. Немалую роль тут играет и напряжение, которое на новых процессорах в режиме «буста» сравнимо со старыми процессорами (около 1.5 вольт), вот только старые процессоры «толще» и могут спокойно его выдерживать. Новые же перегреваются, что только ускоряет процесс деградации.
Ах, да, температура!
Вспомните, как ваш Pentium 4 работал под боксовым кулером с температурой в 55 градусов. Во всяком случае, ни один из старых процессоров, которые у меня были, не перегревался даже под слабым охлаждением, а нормальной рабочей температурой считалось 55-60 градусов. Сейчас все не так, и даже в ПК пользователи все чаще обращают внимание на троттлинг.
Троттлинг — защитный механизм чипа, который активируется при опасной температуре. Он нужен для того, чтобы процессор не вышел из строя по причине перегрева. Работает он по принципу «урезания», то есть просто снижает тактовую частоту и напряжение, следовательно, снижается нагрев, и система охлаждения начинает справляться.
Если раньше 80 градусов на процессоре в ПК были поводом для серьезного беспокойства, то сейчас это еще «очень хорошая» температура. Топовые Ryzen и Core Ultra прогреваются практически до сотни градусов, даже под СЖО. Владельцы ноутбуков и вовсе могут жарить на них яичницу, и все бы ничего, если бы не «маленькая» проблема.
Температура ускоряет процессы деградации (в том числе электромиграцию) в тысячи (!) раз. И это — не по отдельности, а в совокупности с уменьшением транзисторов и погоней за частотой (следствием чего является повышенный нагрев), и приводит к тому, что современные процессоры просто не смогут прожить столько, сколько старые. Ресурс последних можно было исчислять десятилетиями, если не веками (хотя они очень быстро морально устаревали).
Новые же процессоры служат кратно меньше, в наихудшем сценарии — меньше года. Если же провести андервольт, следить за температурой и регулярно обслуживать компьютер, то и новый процессор точно доживет до своего морального устаревания.
