Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

[Jolly91]

Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Guten Tag,

wie wir alle wissen, brauchen die Transistoren eine gewisse Spannung um schnell zu schalten. Legt man zu wenig Spannung an, schaltet der zu langsam und es wird instabil. Doch in Verbindung mit der Spannung (V) steht aber auch die Stromstärke (A). Multipliziert man das, ergibt das die Verlustleistung (W).

Zu DDR2 Zeiten legte man noch 1,80 bis 2,2V auf den Speicher, jetzt sind wir mit DDR3 in Regionen wo man 1,35V bis 1,65V anlegen kann. Doch wenn die Spannung sinkt, sinkt der damit verbundene Verbrauch, doch wie gesund ist es, wenn man dem Transistor über eine längere Zeit mit der minimalen Spannung betreibt?

In den Chipsätzen sind hundert Milionen Transistoren verbaut, und es ist auch nicht garantiert, das alle auch richtig schalten, aber was passiert, wenn man die Spannung beim Speicher von sagen wir mal 1,55V auf 1,35v absenkt, und das über längere Zeit laufen lässt. Sinkt die Spannung, sinkt auch der Verbrauch, aber was passiert mit der Stromstärke.

Erhöht man die Spannung steigt der Verbrauch im Quadrat an, senkt man diese, verringert sie sich minimal, deswegen die Frage nach der Stromstärke, auf die, wie ich in diversen Seiten nicht lesen konnte, anscheinend noch kaum jemand gedacht hat.

Wen man eine Karte übertaktet, und die Spannung erhöht, wird diese wärmer, damit steigt auch der Stromfluss (A) in der GPU, doch wie verhält es sich umgekehrt?

Mir ist im übrigen klar, das die Fertigungsprozesse von den Chipsätzen alle paar Jahre schrumpfen.

 

[Incredible Alk]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Guten Tag,

wie wir alle wissen, brauchen die Transistoren eine gewisse Spannung um schnell zu schalten. Legt man zu wenig Spannung an, schaltet der zu langsam und es wird instabil. Doch in Verbindung mit der Spannung (V) steht aber auch die Stromstärke (A). Multipliziert man das, ergibt das die Verlustleistung (W).

Ohohoh... langsam^^
1.) Transistoren brauchen eine gewisse Grundspannung, um überhaupt zu schalten. Erst dann kann die höhe der Spannung einen Einfluss auf die Geschwindigkeit haben.
2.) Instabil wird kein Transistor der Welt, entweder er schaltet oder er schaltet nicht. Die Instabilität rührt daher, dass ein Transistor nicht oder erst zu spät geschaltet hat und der ganze Prozess um ihn herum dadurch fehlerhaft wird ("der Chip sich verrechnet").
3.) Das Ohmsche Gesetz gilt in der Form nur für ideale ohmsche Wiederstände - was Halbleiter nicht sind und derart komplexe Chips schon gar nicht.

Zu DDR2 Zeiten legte man noch 1,80 bis 2,2V auf den Speicher, jetzt sind wir mit DDR3 in Regionen wo man 1,35V bis 1,65V anlegen kann. Doch wenn die Spannung sinkt, sinkt der damit verbundene Verbrauch, doch wie gesund ist es, wenn man dem Transistor über eine längere Zeit mit der minimalen Spannung betreibt?

Gesund im Sinne von Verschleiß? Je weniger Stromdichte (= Elektronenfluss pro Leiterquerschnitt) desto geringer die Elektromigration und desto geringer der Verschleiß. Da man mit zunehmender Technik die Transistoren immer kleiner baut und damit die Leitungsquerschnitte verringert MUSS man die Spannung verringern da es sonst schlicht durchbrennen würde. Kurz: je Weniger Spannung desto besser für den RAM (stimmt nicht zu 100% aber für unseren Bereich reichts).
Wenn du mehr über das Phänomen wissen willst lies einfach den hier:
http://extreme.pcgameshardware.de/b...blog-19-oc-du-hast-dochn-atom-am-wandern.html

In den Chipsätzen sind hundert Milionen Transistoren verbaut, und es ist auch nicht garantiert, das alle auch richtig schalten, aber was passiert, wenn man die Spannung beim Speicher von sagen wir mal 1,55V auf 1,35v absenkt, und das über längere Zeit laufen lässt. Sinkt die Spannung, sinkt auch der Verbrauch, aber was passiert mit der Stromstärke.

Die Stromstärke sinkt ebenfalls.

Erhöht man die Spannung steigt der Verbrauch im Quadrat an, senkt man diese, verringert sie sich minimal, deswegen die Frage nach der Stromstärke, auf die, wie ich in diversen Seiten nicht lesen konnte, anscheinend noch kaum jemand gedacht hat.

Wie gesagt, auch dass die Leistung mit dem Quadrat der Spannung steigt gilt nur für ideale ohmsche Widerstände, nicht für Halbleiter. Auch wenn es keine riesigen Unterschiede gibt (natürlich sind die grundlegenden Zusammenhänge ähnlich) darf man nicht mit ner Gleichung für ne Glühbirne einen 100-Millionen-Transistor-Chip beschreiben!

Wen man eine Karte übertaktet, und die Spannung erhöht, wird diese wärmer, damit steigt auch der Stromfluss (A) in der GPU, doch wie verhält es sich umgekehrt?

Na genauso - die Karte "weiß" nicht, ob du Spannung zulegst oder wegnimmst. Wenn du mehr Spannung gibst erhöht sich die Stromstärke (genauer: Stromdichte) und wenn du die Spannung senkst verringert sich die Stromdichte. Das alles entlang einer ich nenne es mal Kennlinie, die in gewissen Bereichen wahrscheinlich sehr ähnlich der Quadratfunktion aussieht, das aber sicherlich weder überall ist noch genau ist.

 

[Hänschen]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Solange das was man tut innerhalb der angegebenen RAM-Spezifikationen (zB. im Datenblatt) liegt ist alles in Ordnung

 

[Jolly91]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Die Grundspannung wird je nach Transitorbauform irgendwo im Bereich von 0,50 bis 0,80v liegen.

Sozusagen steigt/sinkt die Stromdichte mit der Spannungszufuhr.

Wen ich mir das mit der Stromdichte, den Atomen, und so weiter vorstelle, so braucht man eigentlich nur die Spannung um den Stromfluss in die richtige Richtung zu bewegen, und das einzige was bei zu wenig Spannung passiert, ist das der Transistor nicht schaltet, und die Kiste nicht anspringt, bzw. es den Blauen in Windows, oder ähnliches, gibt.

In Zusammenhang mit der Temperatur wird wohl bei einer übertakteten GPU bei 85°C, 1,256v und 100% Fan viel schneller schluss sein, als bei 60°C und 1,056v, weil mit zunehmender Temperatur auch die Stromdichte steigt und es die Atome aus dem Gitter hauen wird.

 

[Rizoma]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Solange das was man tut innerhalb der angegebenen RAM-Spezifikationen (zB. im Datenblatt) liegt ist alles in Ordnung

Wenn man sich an die Spezifikationen hält ist es aber kein OC oder UC Bei OC oder UC bewege ich mich ja mehr oder weniger außerhalb der Spezifikationen

 

[mülla1]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

Wenn man sich an die Spezifikationen hält ist es aber kein OC oder UC Bei OC oder UC bewege ich mich ja mehr oder weniger außerhalb der Spezifikationen

Spezifikationen sind auf maximale Stabilität ausgelegt. Sozusagen der Rahmen in dem das Bauteil auch zu 99,99% funktioniert. Da die Hersteller die sich Stabilität meistens durch erhöhen der Spannung erzwingen kann beim undervolting beispielsweise so lange die Spannung gesenkt werden bis man in einen Bereich kommt in dem der ganze Chip instabil wird. Nichts anderes macht man ja bei uc oder oc. Man tüftelt so lange rum bis man sich sozusagen seinen Rahmen abgesteckt hat

Btw. Neben den Abmessungen der Transistoren (im Nanometer bereich) und der damit verbundenen maximalen Spannung, spielen auch andere Faktoren mit in das Stabilitätskriterium hinein. Der angelegte Takt kann unter Umständen schnell zu Problemen führen.. Trotz Induktivitätsarmer aufbauten kommt es mit höheren Taktraten auch zu sehr hohen gegen Spannungen (und damit verbundener gegenströme) die Letztenendes auch häufig den Tod eines Bauteils einleiten.
Kleines bsp., mir ist in der Uni letztens ein sixpack (sechs IGBTs zu Ansteuerung von Motoren) abgeraucht nur weil ich eine zusätzliche messleitung angepömpelt hatte. In Kombination mit der Taktrate von 10KHz und der Induktivität dieser kleinen fuselleitung kam es dann zu so hohen gegenspannungen das mir das sixpack in einem grossen knall vergangen ist

 

[Rizoma]

AW: Spannung und Stromstärke, Mythos oder Stunde der Wahrheit?

klar sind die Spezifikationen auf max. Stabilität ausgelegt ändert aber nix daran das man sich bei OC oder UC so gut wie immer außerhalb dieser bewegt Bsp. Prozessor Hersteller X gibt für seinen Chip 1,1-1,3V der User weis aber das der Hersteller sich da ein kleines Polster mit eingerechnet hat um auf Nummer sicher zu gehen. Also nimmt der User eben 1,31 und ist damit schon nicht mehr in den Spezifikationen des Herstellers anders rum wenn der User nur 1,09V braucht um gleiche Leistung vom Chip zu bekommen liegt er auch außerhalb der Herstellerspezifikationen