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Overclocking: Conceptos y Metodología
29 de Enero del 2004

     2. Riesgos
     Básicamente, el peligro que el overclock representa se debe a dos factores: el calor y la electro-migración.

 

     2.1. La Temperatura
     Al aumentar la velocidad del microprocesador aumenta también el calor. La  Ley de Joule establece que P=V*I, donde P es la potencia disipada en forma de calor por el microprocesador, V es el voltaje Vcc del microprocesador e I es la intensidad de corriente requerida por el microprocesador. Por un lado tenemos que el voltaje aumenta (lo aumentamos nosotros de forma manual) y por otro lado también aumenta la intensidad requerida, aunque esto último es algo que no podemos ver pero se deduce claramente viendo los datasheets de cualquier familia de microprocesadores: a medida que aumentan los MHz la intensidad también aumenta y, por consiguiente, lo hace también P.

     Es, por tanto, esencial disponer de un buen sistema de refrigeración: se dice que por cada 10ºC menos  la vida del microprocesador se duplica. Por consiguiente es obvio que si la temperatura aumenta también se reducirá la vida del microprocesador. Además, muchos OC's son inestables debido a la alta temperatura que se produce. Debemos, pues, disponer de un sistema de refrigeración acorde a nuestras pretensiones: un buen disipador de cobre junto a un buen ventilador (su precio podría estar entre 30 y 100€), un sistema de refrigeración líquida  (precio entre 100 y 300€) o células Peltier (entre 50 y 200€ y menos recomendables puesto que, además de consumir gran cantidad de energía, producen condensación y un enorme calor en la cara caliente que debe ser disipado). Otros sistemas de refrigeración como cambio de fase son demasiado caros y el rendimiento extra que pueden aportar no justifican su  elevado precio.

     El caso del nitrógeno líquido es algo muy puntual pues, al margen de no estar al alcance de cualquiera, de su elevado precio y del enorme riesgo para la integridad física que supondría un error en su manipulación, sólo sirve durante unos minutos porque, aproximadamente, a más de -170ºC se evapora. Estos sistemas permiten unos overclocks realmente extremos debido a que temperaturas criogénicas en los conductores producen un fenómeno llamado superconducción. La superconducción consiste, como su propio nombre indica, en que la capacidad de un conductor (cobre o aluminio en este caso) para conducir la corriente se incrementa exponencialmente (su resistencia eléctrica se aproxima a cero), razón por la que se pueden ver por ahí casos de microprocesadores 'corriendo' a casi el doble de su frecuencia nominal.

 

     2.2. La Electromigración
     Además del riesgo de quemar nuestro microprocesador, existe también un fenómeno denominado electromigración.  La electromigración es un fenómeno que sucede en todo circuito eléctrico debido al desgaste que sobre un conductor origina un continuo flujo de electrones que circulan a través de él. Cuanta más energía tengan los electrones que atraviesan un conductor (pistas de cobre/aluminio de un microprocesador), es decir, cuanto más voltaje (Vcc) tenga el microprocesador, y cuanto mayor sea el número de electrones que lo atraviesan, es decir, cuanta más intensidad de corriente haya, más se acelerará el fenómeno de la electromigración. La electromigración es también función de la temperatura: a mayor temperatura se produce más rápidamente. 

     La electromigración, como hemos dicho, produce un 'desgaste' sobre los conductores. El desgaste no es un desgaste como tal sino que parte del material que forma un conductor se traslada a otras zonas, de tal manera que un hilo conductor llega a hacerse muy fino en un punto dado y en otro punto se hace demasiado grueso. Esto provoca que en el circuito eléctrico se produzcan aperturas (zonas muy desgastadas que llegan a romperse y los electrones ya no pueden circular a través de él, figura de abajo a la izquierda) o cierres (zonas que se hacen demasiado gruesas y hacen contacto con otras partes del circuito, figura de abajo a la derecha). 

 

     A modo de ejemplo para una mejor comprensión de este concepto, podríamos decir que el asfalto de una carretera se desgastará más cuantos más coches pasan por ella (equivaldría a la intensidad de corriente en un microprocesador) y cuanto mayor sea la fuerza de rozamiento de las ruedas con el asfalto (desgastará más un camión que una moto, voltaje del microprocesador). Como todos sabemos ya, overclockeando el micro, por lo general, aumentamos tanto la intensidad como el voltaje por lo que es irremediable que la electromigración se produzca antes que en otro microprocesador que no haya sido overclockeado, lo cual no quiere decir que en el que nunca haya sido overclockeado ésta no se vaya a producir.

     La electromigración es un fenómeno paulatino e irreversible cuyos síntomas son que poco a poco comienzan a producirse errores y cuelgues, se necesita más voltaje para funcionar a la misma frecuencia o bien sólo funciona con más voltaje y a frecuencias más bajas incluso que la nominal, hasta que definitivamente el microprocesador queda inservible.

     No obstante, el fenómeno de la electromigración es algo que no está demasiado estudiado en microprocesadores, quizás porque el tiempo necesario para que se produzca dentro de unos márgenes de voltaje prudentes es relativamente alto comparado con la evolución de los micros. No hay ninguna Ley aplicable ni se sabe el tiempo que tarda en producirse o el deterioro que sobre el microprocesador producirá. Frecuentemente se dice que la vida útil de un microprocesador son 10 años y que si lo overclockeamos este tiempo se reduce drásticamente. Mi opinión es que, en la mayoría de los casos, casi nadie tiene el mismo procesador durante más de 3 años y por tanto un overclock 'prudente' sí merece la pena. Además, casi todo el mundo que overclockea su microprocesador tiene un buen sistema de refrigeración y la temperatura de un microprocesador overclockeado es, por lo general, incluso menor que la de un microprocesador a su frecuencia nominal pero con un sistema de disipación estándar. ¿Sería entonces posible que un microprocesador sin overclock y una temperatura relativamente elevada sufriese más electromigración que uno overclockeado pero a menos temperatura? Tal vez, en función de la temperatura del microprocesador 'normal' y del overclock realizado en el otro.

     Otro apartado bastante debatido relacionado con la electromigración es determinar qué voltajes son prudentes y cuáles no lo son. A menudo se dice que podemos admitir por prudente un voltaje igual al nominal +0.10/0.15V (las propias placas base o fuentes de alimentación por sí mismas ya suelen tener estas oscilaciones en el voltaje suministrado). En principio estoy totalmente de acuerdo con ello pero me planteo lo siguiente:

     No creo que los fabricantes de microprocesadores (léase AMD para este ejemplo en concreto) empleen transistores distintos en la fabricación de sus microprocesadores. En concreto me refiero a los 'L', 'V' y 'K'. Como muchos sabéis, L=1.50V, V=1.60V y K=1.65V y los microprocesadores más rápidos (frecuencia nominal) suelen ser 'K'. Si los transistores fuesen distintos, estaréis conmigo en que necesariamente habrán de ser más caros los 'L' que los 'K' y sin embargo los 'L' son los utilizados en micros de gama baja (Duron Applebred, Athlon XP 1700+...). Entonces, ¿por qué un 'DLT3C' de 1466 puede llegar a más de 2GHz manteniendo su voltaje nominal? ¿No será que los transistores son todos los mismos pero algunos lotes, por una razón u otra, salen más finos y funcionan  igual a menos voltaje? ¿Cuál es entonces el margen de voltaje prudente para estos microprocesadores, 1.50+0.1V=1.60V ó 1.65+0.1V=1.75V? Cambia mucho la cosa, ¿verdad? 0.15V extra permiten bastantes MHz más...

     Puede que me equivoque pero yo lo veo bastante claro: los transistores son los mismos en todos los microprocesadores de una misma familia y es tan prudente un 'K' a 1.65V como un 'L' a 1.65V. Además, muchos habréis visto el artículo del Duron 1600 Applebread en el cual pudimos reducir el voltaje hasta la asombrosa cifra de 1.12V siendo 100% estable. ¿Cuál es ahora el voltaje prudente?


  ¿ Por qué overclockear ? Cómo overclockear 
ANALISIS
Overclocking:
Conocimientos y Metodología
- Introducción
- ¿ Porqué ?
- Riesgos
- Cómo overclockear
- Voltajes
- La Memoria
- Conclusiones

 

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