Como a eletromigração pode matar sua CPU

Tendemos a pensar em dispositivos de estado sólido, como CPUs e SSDs, como imutáveis, como se continuariam funcionando para sempre. A verdade é que as CPUs estão sujeitas a desgaste graças a algo chamado eletromigração em nível atômico.

Eletromigração: é atômica!

Uma CPU funciona graças ao fluxo de eletricidade através de componentes eletrônicos microscópicos feitos de materiais semicondutores . À medida que a eletricidade se move pelos circuitos da CPU, é gerado calor. Se a corrente gerar calor suficiente, isso realmente moverá átomos do metal de uma parte do circuito para outra parte do circuito mais abaixo na linha.

Se isso acontecer por tempo suficiente, pode causar falha no circuito. As CPUs atuais não são tão tolerantes a falhas, então mesmo um transistor com falha entre os bilhões dentro da CPU poderia potencialmente tornar a CPU inutilizável se fosse crítica e sem redundância. A eletromigração também está acontecendo na CPU em paralelo; portanto, mais cedo ou mais tarde, o prognóstico pode piorar se ocorrer uma eletromigração descontrolada.

Os dois tipos de falha de eletromigração

A eletromigração pode interromper um circuito de duas maneiras. A primeira é criar um vazio na linha do circuito. À medida que os átomos de metal são movidos de um ponto no circuito e depois depositados em outro lugar ao longo da linha, o processo pode chegar a um ponto onde há uma lacuna ou “vazio” onde os elétrons não podem mais passar. Isto equivale a cortar o fio de uma lâmpada: as luzes se apagam!

O segundo tipo de falha causada pela eletromigração é um curto-circuito. Isso acontece quando tanto material de fio é escorado que invade um fio vizinho. Os elétrons agora estão fluindo para onde não deveriam, o que é o problema oposto de um disjuntor, mas agora dois fios estão danificados.

A eletromigração nem sempre é um problema

O problema com a eletromigração em CPUs não é realmente o que acontece, pois sempre acontece, até certo ponto, como parte normal do fluxo de corrente através de um circuito. Se a eletromigração for espalhada de modo que os depósitos de materiais sejam depositados onde outro material foi retirado, o processo é sustentável e representa a vida útil normal do circuito integrado.

Quando você ouve discussões sobre como a eletromigração pode destruir uma CPU, é um tipo de eletromigração causada por grandes flutuações na corrente e na temperatura, e não por um circuito em funcionamento estável.

Você deve se preocupar com a eletromigração?

Há uma longa história de overclockers ou daqueles que gostam de computadores silenciosos e se preocupam com o fato de que as temperaturas mais altas em que usam suas CPUs levarão à morte prematura. Embora seja verdade que fazer overclock de uma CPU além das especificações de fábrica reduzirá sua vida útil, o contexto é importante. Em ambos os casos, a vida útil média da CPU pode ser tão longa que não faz diferença prática.

Os fabricantes de CPU levam em consideração a eletromigração ao projetar seus produtos. Se uma CPU for operada abaixo da temperatura nominal máxima e dentro da faixa de tensão aprovada, ela deverá atender à vida útil esperada do projeto.

As CPUs modernas também são altamente avançadas no controle de temperatura e desempenho. Eles podem se proteger da degradação relacionada ao calor, mesmo quando o operador do computador não for particularmente cuidadoso. Em geral, você simplesmente experimentará um afogamento térmico ou, na pior das hipóteses, um desligamento do sistema para proteger a CPU.

O resultado final é que, embora a eletromigração seja algo real que pode quebrar uma CPU, não é algo com que você precise se preocupar, a menos que esteja executando uma CPU acima de seu limite nominal, 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem nunca tirar o pé do acelerador.