Chip máy tính có thực sự lão hóa, chậm đi theo thời gian không? Khoa học đã tìm ra đáp án!

Khi nhắc đến việc các chip máy tính có thực sự trở nên chậm hơn theo thời gian, câu trả lời không đơn giản như một cái "có" hoặc "không". Thông thường, một CPU hoặc GPU cũ không tự động trở nên chậm hơn 10% chỉ vì nó đã được sử dụng trong năm năm. Trong hầu hết các trường hợp, nếu một máy tính cũ cảm thấy chậm, nguyên nhân nhiều khả năng là do bụi tích tụ, vật liệu giao tiếp nhiệt (TIM) bị khô hoặc bị bơm ra, ứng dụng chạy ngầm, phần mềm hệ điều hành trở nên cồng kềnh, bản vá lỗi bảo mật, trò chơi mới đòi hỏi hơn, hoặc đơn giản là người dùng có kỳ vọng cao hơn về phần cứng của mình.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là sự lão hóa silicon là một câu chuyện bịa đặt. Trên thực tế, các chip máy tính thực sự lão hóa ở mức vật lý. Các transistor, kết nối, lớp cách điện và đường cung cấp điện đều hoạt động dưới căng thẳng điện và nhiệt. Theo thời gian, căng thẳng đó có thể từ từ ăn vào biên độ điện áp và tần số mà cho phép chip hoạt động đáng tin cậy từ đầu.

Một ví dụ cụ thể là khi tôi sở hữu một card đồ họa RTX 4090 vào cuối năm 2022, profile ép xung ổn định nhất dưới MSI Afterburner là +225/+1500 MHz trên lõi GPU và bộ nhớ GPU, tương ứng. Tuy nhiên, hiện tại, nó chỉ có thể đạt được +165/+1350 MHz một cách ổn định trong tất cả các trò chơi và bài kiểm tra của tôi, với cùng thông số điện áp, công suất và nhiệt độ.



Sự lão hóa silicon không phải là một hiện tượng đơn lẻ, mà là một tập hợp các cơ chế mài mòn và hư hỏng mà các nhà thiết kế và kỹ sư chip phải tính đến khi thiết kế và xác thực chip. Các cơ chế chính mà người dùng PC nên biết bao gồm sự không ổn định nhiệt độ âm (NBTI), tiêm hạt mang nóng (HCI), sự cố cách điện thời gian (TDDB) và di cư điện tử.



Ví dụ gần đây về vấn đề này ảnh hưởng đến thị trường PC mainstream là sự cố không ổn định của CPU Intel Core thế hệ thứ 13 (Raptor Lake) và thế hệ thứ 14 (Raptor Lake Refresh) trên máy tính để bàn. Người dùng đã báo cáo về việc máy tính bị treo trong trò chơi, chủ yếu là những trò chơi sử dụng Unreal Engine 5, và cụ thể là trong các bước biên dịch/decompress shader/PSO (pipeline state object) sử dụng thư viện Oodle độc quyền của RAD Game Tools. Cuối cùng, Intel đã liên kết vấn đề với điện áp hoạt động cao và cái mà họ gọi là Vmin Shift Instability.

Để giữ cho một chip máy tính (CPU hoặc GPU) khỏe mạnh hơn, người dùng nên tuân theo một số quy tắc chung. Đầu tiên, không chạy nhiều điện áp hơn mức cần thiết. Giữ nhiệt độ dưới kiểm soát. Tránh tin tưởng vào các setting tự động trên bo mạch chủ, đặc biệt là trên CPU cao cấp. Giữ BIOS và microcode cập nhật khi nhà cung cấp xác định các vấn đề liên quan đến sự ổn định hoặc độ bền của chip. Thử lại các setting ép xung cũ định kỳ thay vì giả định rằng một profile ép xung từ năm 2022 sẽ vẫn ổn định mãi mãi.