Термограмма Raspberry Pi 3 Model B
Плохие новости для тех, кто собрался покупать новый Raspberry Pi 3.
Гарет Хафакри (Gareth Halfacree), автор пользовательского руководства Raspberry Pi User Guide опубликовал термограммы разных моделей Raspberry Pi, в том числе новой Raspberry Pi 3 Model B на BCM2837 SoC.
Оказалось, что Raspberry Pi 3 Model B при стопроцентной загрузке CPU (без использования GPU) в течение пяти минут разогревается до 101,3?C!
При таких температурах мини-компьютеры вряд ли смогут нормально работать в корпусе без активного охлаждения. Ну хотя бы отверстия для вентиляции нужно обязательно оставить в корпусе.
Температура у «малинки» повышается с каждой версией.
Raspberry Pi Model A+
Raspberry Pi Zero
Raspberry Pi Model B+
Raspberry Pi 2 Model B
Raspberry Pi 3 Model B
Raspberry Pi 3 Model B, микросхема BCM2837 вблизи
Гарет Хафакри проверил и подтвердил результат с помощью контактного зонда с термопарой типа K.
Хотя система на чипе BCM2837 работоспособна и тестировалась вплоть до 125?C, длительная работа на 100?C не предусмотрена спецификациями. Официальный температурный лимит составляет 85?C, так что Raspberry Pi должна снижать производительность чипа примерно при 82?C.
Всё это нехорошие новости. Придётся в обязательном порядке ставить на микросхему радиатор, иначе есть шанс увидеть струйку дыма.
Впрочем, паниковать пока рано. Возможно, Гарету попался какой-то бракованный экземпляр. Он говорит, что связался с Raspberry Pi Foundation, и у них в бенчмарках температура не поднялась выше 83?C. Хотя это тоже немало, согласитесь.
Комментарии (34)
DagothNik
03.03.2016 15:15+2Ну теперь сервер собранный на основе кластера из RPi будет греться как "большой".
xirahai
03.03.2016 15:33+9Будучи электронщиком по профессии, крайне скептически воспринимаю заявы о якобы работоспособности при повышенных температурах. Даже если и поработает, то недолго, в разы меньше чем могло бы. Ресурс любых полупроводниковых элементов начинает сокращаться при разогреве выше 60 градусов. Конечно это выгодно производителям ТНП, больше всего боящихся сделать что-либо долговечное — не важно микроконтроллер это, или dvb донгл (компьютерный sdr радиоприемник), или лампочка светодиодная. Поэтому такая техника нуждается в исследовании, осмыслении, и небольшой модернизации с целью продления ресурса.
Vizavi
03.03.2016 17:01+1Ну, может быть тогда, как электронщик по профессии, вы мне объясните что же за черная магия начинает твориться при температуре 61 * С?
Просто вот лично я — не понимаю, да я не электронщик по профессии, все мои познания ограничиваются университским курсом физики а парой-тройкой лет занятий в кружке радиоэлектроники и авиа моделирования в детстве.
С процессором — ничего кроме тротлинга не случиться, да и тротлинг начнется после 90 градусов, что еще за ужестное воздействие 61 градуса?
Разрушение текстолита? Олово оплавиться?
да если вы решите объяснить это ускорением окисления, или тем что «китайские сопли розползлись» (паяльный силикон) — то это проблема только тех альтернативно одаренных, которые используют в контактных площадках окисляющиеся материалы или заливает все соплями.
ArcherZP
03.03.2016 17:21Рискну предположить, что существует какой-то график, где на одной оси температура работы, а на второй срок жизни. И, скорее всего, он резко начинает уходить в сторону сокращения жизни после какой-то температуры. Это может быть и 60 градусов.
Gutt
03.03.2016 17:21+9Очень просто. Ускоренная миграция примесей между частями полупроводника разных типов при повышении температуры. Плюс повышение токов утечки, что может привести к неопределённости состояния логического элемента. Плюс повышение вероятности теплового пробоя: повышение температуры приводит к повышению тока утечки, а он, в свою очередь, увеличивает тепловыделение. И — бабах!
Vizavi
03.03.2016 17:25Токи утечки зависят от тех процесса, и влияют опять таки на тепловыделение — т.е токи утечки — одна из причин нагрева а не следствие его.
И о каком бабхе или неопределенности состояния элемента мы говорим? Здесь речь про 61 градус а не про плазму!Sleepwalker_ua
03.03.2016 17:58+3Там не прям разница в 1 градус. Просто до 60 считается приемлемым, от 60 до примерно 80 — условно допустимым долгосрочным, все выше не рекомендуется. Это как температура у человека — принято, что 36,6, но по факту у одного и того же совершенно здорового человека колеблется от 35,8 до 37,2 примерно.
Gutt
03.03.2016 18:56+1Виноват, имелся в виду обратный ток перехода (я здесь говорю не про КМОП), при возрастании температуры генерируется больше свободных зарядов. У КМОП сопротивление канала при росте температуры растёт. Так что оставим диффузию примесей и указанное ниже неблагоприятное воздействие термоциклирования. Срок жизни полупроводника с ростом температуры падает — разумеется, влияние одного градуса разницы температур вы не заметите.
xirahai
03.03.2016 18:26+6Вероятность такого бабаха довольно мала. А вот ускорение деградации п/проводника вполне реально. Также ломает механически из-за тепловой деформации. В циклах нагрева и остывания расшатывается и лопается пайка, особенно подвержена модная нынче бессвинцовая — продукт тотальной технологической диверсии. Нарушаются точки припайки кристалла к контактам подложки, либо подложки к плате особенно типа bga.
xirahai
03.03.2016 18:10Выше уже всё рассказали. Конечно речь не о начале краха с 61 градуса, кривая графика постепенно изгибается. А данная температура — просто округленное значение, откуда начинается снижение ресурса. На бытовухе типа компа или телефона скорей всего не заметите, т.к изделие устаревает раньше чем выработает ресурс. Плюс вероятные последствия от сбоя не критичны, а вероятность сбоя тоже плвышается с температурой. Но вот касательно управляющего микроконтроллера или светодиодной лампы — там ресурс уже более критичен, и желательно его продлить. Например светодиоды питаются как правило на предельном максимуме. И понизив ток процентов на 20..25, срок службы увеличится в разы, при не особо заметном уменьшении светоотдачи.
NetBUG
03.03.2016 23:47Удельная светоотдача вырастет, скорее всего. Абсолютный световой поток уменьшится, вероятно — незначительно.
ierofant
03.03.2016 18:54+1В целом, повышенная температура влияет на надежность контактов.
Проблема кроется в разных коэффициентах теплового расширения материаллов (кремний, текстолит, керамика, металл проводников, метал контактов). Из-за этого разные материаллы расширяются с разной скоростью при росте температуры, возникают механические нагрузки (стресс) на местах контактов (да и не только, если вдаватся в подробности — например, вокруг переходных отвестий тоже). Чаще всего это mico bumps между чипом и RDL слоем либо же C4 bumps между упаковкой и платой.
Со временем, чем болеше стресс (т.е. чем выше температура нагрева), и чем больше циклов включения-выключения, тем вероятнее разрушения контакта.
Foolleren
03.03.2016 21:09+3Электромиграция, отвал шаров, термоциклирование, ползучесть припоя, рекомендуемые теги для поиска в гугле.
Вкратце.
При запирании транзистора возникает участок с повышенной концентрацией тока, особенно печально всё получается в новомодных вертикальных затворах, электроны постепенно выбивают атомы из своих мест, нарушается целостность структуры затвора вплоть до постоянного пробоя.
Пайка имеет свойство рекристаллизоваться и также подвержена электромиграции хоть и в меньшей мере, а так как нагревается всё по разному то внутри чипа повышается механическое напряжение которое в сумме с ползучестью припоя уводит пайку.
И при 60 градусах на поверхности чипа даже у самых теплопроводных корпусов температура некоторых точек затвора транзисторов в чипе уходит за 80 градусов.
dj_Duff
03.03.2016 15:59+1Вообщем-то, на Raspberry Pi 2 многие уже клеили радиатор, значит, и для RPI3 тоже придется клеить.
LeoXX
03.03.2016 18:52+2К двум относительно недавно купленным малинкам заботливые продавцы сразу по 2 небольших радиаторчика вложили. Вроде бонуса.
nlykl
04.03.2016 09:14Некоторые клеят и на первую, хотя в ней, судя по ощущениям пальца, микросхема USB-хаба/сетевого адаптера греется сильнее процессора.
PupkinVasia
03.03.2016 16:06Пора разработчикам делать отверстия для опционального крепления небольшого радиатора.
Хотя некоторые энтузиасты опять СВО прицепят.
Artoo-Detoo
03.03.2016 16:42Ну это вы загнули(я про СВО).
PupkinVasia
03.03.2016 16:55Загуглите "watercooled raspberry". Но я говорю лишь о том что на плате не хватает хотя бы 2 отверстий для того чтобы любой желающий мог прицепить радиатор. Ибо устройство довольно многоцелевое и некоторым может понадобиться гонять не самый мощный процессор под нагрузкой длительное время.
Разработчику понадобиться поправить разводку платы и кроме уже существующих 4 отверстий крепления сделать еще 2 в той же технологической операции. В итоге увеличение времени на производство на пару секунд без увеличения материальных затрат.
Зато людям не придется клеить радиаторы. К примеру у меня в городе я не знаю где найти теплопроводящий клей. А вот радиаторов, сверл и метчиков у меня самого много. Кроме того, если бы на малине были эти отверстия, на китайских магазинах давно бы появились совместимые радиаторы за копейки для тех кто не хочет делать сам.LeoXX
03.03.2016 19:09На самом деле уже полно небольших радиаторов на самоклейке стоимостью менее половины доллара.
Camel
03.03.2016 17:11Приклеить на термоклей будет более чем достаточно. Мне гораздо интереснее чтобы они в следующей версии добавили возможность запитывать от Ethernet'а. Уже есть платы PiPoE, но они громоздкие и соединять надо дополнительнм шлейфом, а стоят целых 25 фунтов. А если бы сразу был PoE, то получается очень интересное устройство, особенно учитывая наличие WiFi и Bluetooth.
kibergus
03.03.2016 16:33Перегрев — это нормальный режим работы процессора. Из мобильника столько энергии не отведешь. Да и в настольных системах давно тот же самый подход.
kgbplus
03.03.2016 17:31Раз греется сильнее — значит потребляет энергии больше? Это хуже перегрева в контексте использования raspberry pi.
SilverTH
03.03.2016 20:01Зато можно чай заварить, пока биткойны майнятся.
mwambanatanga
А нельзя ли по-подробнее о "работоспособности" и "спецификациях"? Ибо непонятно, является ли 101?C рабочей температурой. Например, по спецификациям, ядра интеловского Атома D525 обязаны работать при температуре до 100?C и этот процессор обычно используют без активного охлаждения (с радиатором).
rstepanov
По спецификации рабочая температура — до 80 градусов. Работа на 100 градусах не приводит к глюкам, но неизвестно как сказывается на сроке жизни чипа, скорее всего не лучшим образом. Для нагрева до такой температуры нужна длительная загрузка всех 4 ядер CPU, при обычной эксплуатации скорее всего этого не случится.
PupkinVasia
устройство не совсем "обычное". В виду малого размера его могут использовать для самых разных целей — даже для обработки видео с подключенной камеры, что может быть тяжело для процессора и может требовать длительную нагрузку.
Может его кто-то и рекламирует как ПК для серфигра интернетов, но по-моему raspberry чаще используется для каких-то специальных специфических задач как довольно гибкое относительно энергоэффективное устройство.
SergeyGrigorev
Мне кажется при обработке видео с подключенной камены ядра CPU будут периодически в ожидании данных от IO, а значит нагрузка не может быть 100% при этом
nochkin
Смотря как обрабатывать. Например, на том же OpenCV можно много чего делать и легко упереться в производительность CPU.