О деградации памяти видеокарт при майнинге
Многие майнеры, занимающиеся добыванием криптовалют с помощью ригов на видеокартах, со временем неизбежно сталкиваются с тем, что память уже не может работать на тех частотах, которые она раньше с легкостью брала.
Из-за этого подвисают программы-майнеры, работа ригов становиться нестабильной. Для устранения проблем приходиться занижать частоту памяти/уменьшать ее разгон, что уменьшает хешрейт и прибыль.
Рассмотрим подробнее, отчего со временем портятся полупроводниковые кристаллы в памяти видеокарт и как можно увеличить продолжительность и качество ее работы.
Почему портится память видеокарт при майнинге?
Эксплуатация полупроводниковых элементов в вычислительных устройствах (особенно при повышенной температуре) со временем приводит к сбоям и поломкам, причину которых подчас трудно найти.
Основными причинами неисправностей в работе чипов памяти являются:
- перегрев и электромиграция (они взаимосвязаны) – сильно влияет на качество и долговременность работы чипов памяти и (не так сильно) процессоров;
- электромагнитное излучение (в обычных условиях эффект минимален);
- влияние электростатики (ESD, electrostatic discharge) – может проявляться при неквалифицированном обслуживании видеокарты;
- разрушающее физическое воздействие, вибрация и прочее.
Наибольшее влияние на чипы памяти при майнинге оказывают перегрев и диффузный эффект электромиграции.
Иллюстрация возникновения эффекта электромиграции в полупроводниках:
Эффект электромиграции также влияет на процессор/ядро видеокарт, но в этих случаях электромиграция проявляется намного меньше, так как частота CPU и ядра GPU в разы меньше эффективной частоты работы памяти.
Этот эффект связан с переносом вещества в металле/полупроводнике при прохождении тока высокой плотности. Вследствие этого в чипах постепенно происходит диффузионное перемещение ионов, которое ускоряется при высоких плотностях тока и температурах. Если на полупроводниковый элемент одновременно прикладывается высокий ток и возникает его перегрев, то эффект проявляется в сотни и тысячи раз сильнее, что может привести к мгновенному выходу чипа из строя.
Согласно расчетам производителей, при работе в штатных условиях чипы памяти должны отработать около 100 тысяч часов.
При повышенном вольтаже и высокой температуре (такой считается диапазон от 75 до 125°C) на чипах значительно увеличивается влияние эффекта электромиграции и кардинально ускоряется их деградация.
Каждое повышение температуры с шагом в 10 градусов уменьшает срок службы полупроводниковых элементов в два раза.
Похожая деградация происходит и с электролитическими конденсаторами, особенно с теми, в которых используется полужидкий электролит (подробнее об этом можно прочитать в статье «Об износе электролитических конденсаторов блоков питания во время майнинга»).
Электромиграция отдельных микрочастиц внутри полупроводниковых кристаллов особенно сильно проявляется во время переходных процессов, связанных с включением/выключением питания, при которых происходят скачки напряжения. При этом возникают случайные микропробои/замыкания внутри кристаллов чипов, постепенно уменьшается количество работоспособных элементов и нарушается их нормальный порядок работы.
Эффект электромиграции действует постоянно, но особенно сильно проявляется при большом нагреве чипов в условиях воздействия сильного электрического поля. При этом в полупроводниках происходит интенсивный нежелательный перенос (дрейф) веществ вместе с ионами. Он проявляется тем сильнее, чем меньший техпроцесс использовался при производстве полупроводников.
Это явление имеет накопительный эффект, так как на возникающие в результате электромиграции маленькие островки со временем осаждается все больше микрочастиц. Поначалу эти микроучастки слабо влияют на работу чипов, хотя их рабочие характеристики (возможность разгона) постепенно падают из-за возникновения паразитных емкостей и нежелательных соединений. Постепенно они увеличиваются, возникают большие бугорки (очаги) с повышенной плотностью тока и нагревом, которые постепенно приводят к частичному или полному разрушению полупроводникового элемента.
Возникновение бугорков(Hillock) и пустот (Void) в полупроводниковом элементе в результате электромиграции:
Появление пустот приводит к пропаданию полезных контактов, а возникновение бугорков – к появлению нежелательных контактов и коротких замыканий.
Особенно сильно эффект электромиграции проявляется у алюминия, который широко применяется при изготовлении микросхем. Для борьбы с этим эффектом в радиодеталях используют добавки меди (добавление 2-4% меди уменьшает эффект электромиграции в 50 раз). Если в качестве проводника используется чистая медь, то допустимая плотность тока возрастает в разы, что также увеличивает надежность элементов. Поэтому в вопросах долговечности и надежности работы памяти немаловажную роль играет качество изготовления. Если в проводящих элементах больше меди, то они могут выдержать большую плотность тока и меньше нагреваются, что увеличивает их долговечность.
Вследствие деградации полупроводников постепенно увеличиваются задержки сигнала и падает их быстродействие. Чипы еще могут работать, но для этого нужно снижать частоту и корректировать рабочее напряжение в сторону уменьшения. Из-за этого эффекта видеокарты даже с качественной памятью GDDR5 фирмы Самсунг, которая держала разгон до 2100 МГц, через 1-2 года майнинга устойчиво держат частоты порядка 1900 МГц, а память Elpida, итак с трудом работавшая на частотах до 1950 МГц, скатывается до уровня 1800 МГц.
У памяти GDDR6, изготовленной по более компактной технологии, чем GDDR5, эффект деградации проявляется быстрее. По опыту автора, чипы производства фирмы Micron, державшие разгон в +800 МГц через 6-8 месяцев эксплуатации при температурах порядка 59 градусов уже не могут держать стабильный разгон более +500 МГц. Естественно, это привело к падению хешрейта при майнинге на алгоритме Ethash с 31,5 до 29,5 mh/s.
Явление деградации полупроводниковых элементов проявляется тем сильнее, чем более миниатюризированный технологический процесс используется при их изготовлении. Процессоры и память, изготовленные 15-20 лет назад по 45-90 нм процессу с успехом работают и поныне. При этом они сохраняют работоспособность даже при кратковременном перегреве до высокой температуры.
Проблема электромиграции стала сильно проявляться уже при 28-нм процессе. Современные чипы, изготовленные по 7-10 нм технологии, не могут проработать долгий промежуток времени в неблагоприятных условиях из-за очень близкого расположения активных элементов. Они обречены на быстрое старение, если им не обеспечить хорошие условия эксплуатации, особенно охлаждение.
Деградация чипов (в особенности памяти) является очень нежелательным явлением. Такие чипы уже невозможно восстановить, можно только немного улучшить условия их работы, прочистив систему охлаждения и заменив термопрокладки. Эксплуатировать их все равно уже придется при более низких частотах.
Что можно сделать для снижения деградации памяти при майнинге?
Усиленная нагрузка на полупроводниковые элементы памяти и (видео)процессоры при майнинге (высокоинтенсивных вычислениях) неизбежно приводит к их повышенному нагреву, что ускоряет старение чипов.
Для новых видеокарт можно существенно увеличить срок производительной работы полупроводниковых элементов памяти с помощью эксплуатации при более низких температурах и (по возможности) меньшем вольтаже.
Этого невозможно сделать при использовании некачественной системы охлаждения видеокарт и недостаточном вентилировании мест установки ригов.
Для продления срока службы чипов желательно периодически проверять систему охлаждения GPU на предмет правильной установки термопрокладок и обеспечение отвода тепла от зоны с микросхемами памяти. Этому может помочь и установка теплопроводящего бекплейта.
Кроме того, необходимо максимально снижать напряжение на ядре видеокарт для уменьшения их общей температуры. Нужно помнить, что каждый лишний градус на чипах памяти уменьшает срок их плодотворной (скоростной) жизни.
Заключение
Чем новее технология, которая применяется при производстве полупроводниковых элементов, тем меньше расстояния между кристаллами в них. Из-за этого увеличивается влияние температурного фактора, который неизбежно приводит чипы к износу/выходу из строя чипов памяти.
Эксплуатация видеокарт с загрязненной системой охлаждения при высоких температурах, использование некачественных термопрокладок, плохая вентиляция – все эти факторы приводят к ускоренной деградации полупроводниковых приборов и быстрому проявлению эффекта электромиграции. В связи с этим со временем чипы памяти не могут работать с разгоном, начинают сбоить даже на штатных частотах.
Чтобы как можно дольше использовать чипы памяти на высоких частотах, нужно обеспечивать для них благоприятный температурный режим – порядка 40-50 градусов.
Так как при майнинге относительно низкая температура видеокарты возможна только при использовании очень хорошего охлаждения, то деградация чипов видеопамяти практически гарантирована уже после нескольких месяцев майнинга.
Из-за этого не стоит покупать видеокарты с одним/двумя кулерами, особенно б/у, которые долгое время использовались при высоких температурах. По крайней мере, не стоит рассчитывать на их работоспособность при разгоне по памяти.
Источник
Неприятные сюрпризы от видеокарты после майнинга
Сейчас очередной бум майнинга потихоньку спадает и на рынок б/у комплектующих хлынут видеокарты. Учитывая их дефицит в магазинах, они будут активно раскупаться обычными пользователями. Для начала выделим 6 особенностей видеокарт после майнинга, которые рассмотрим в этой статье:
- При майнинге убивается система охлаждения, а именно высыхают термонаклейки, изнашиваются вентиляторы, расходуется смазка на вентиляторах. (Во втулках вентиляторов появляется существенный люфт.)
- Зачастую майнеры перепрошивают или разгоняют свои видеокарты, это тоже влияет и на стабильность работы и на износ.
- Видеокарта забивается пылью, для полноценной очистки придётся её разбирать и продувать пылесосом или баллончиком со сжатым воздухом. Обычно при этом меняются термонаклейки и смазываются вентиляторы.
- Если у видеокарты нет бэкплейта (нижняя часть крепления системы охлаждения, служит для предотвращения повреждения видеокарты от перегиба), то может быть повреждён текстолит (трещины, сколы и т.д.).
- Большинство производителей видеокарт признались, что их продукты не рассчитаны на круглосуточную работу. Для круглосуточной работы в майниге они стали выпускать отдельные модели (без видеовыходов). Но большинство майнеров используют обычные видеокарты с оптимальным соотношением цена/мощность.
- Встречаются «прогретые» видеокарты, ранее выходившие из строя, после прогрева они могут работать ещё несколько недель, а потом всё равно откажут. Таким видеокартам требуется качественный реболлинг. Это когда заменяются шарики припоя, которые располагаются под электронными BGA-компонентами. Чаще всего проблема «отвала чипа» происходит из-за деформации во время перегрева видеокарты или из-за использования низкокачественного припоя.
реклама
Начнём с причин продажи видеокарт майнерами. Как правило их продают опытные «шахтёры», у которых видеокарты трудились круглосуточно и они уже компенсировали свои вложения. Эти люди понимают, что большой прибыли с данных карт уже не получить и спешат их продать, пока те сохраняют свою актуальность для геймеров, то есть ещё тянут наиболее популярные игры на высоких или средних настройках. У них видеокарты будут иметь максимальный износ и стоить должны относительно дешево.
реклама
Вторая категория – начинающие майнеры, которые пришли в майнинг с опозданием, незадолго перед его спадом. Ими движет желание минимизировать свои расходы и продать почти новые видеокарты, пока на них ещё действует гарантия от производителя. Их видеокарты ещё не успели продолжительно поработать и имеют минимальный износ, а также почти полный гарантийный срок. В этом случае цена на видеокарту будет не сильно отличаться от новой модели.
Опытные майнеры зачастую могут маскироваться под геймеров, которые играли «всего» по 4-8 часов в день, или под неудавшихся майнеров, которые не успели полностью окупить затраты на свою ферму. Если видеокарта почищена от пыли и вентиляторы смазаны, то рассказы продавца будут выглядеть вполне правдоподобно.
реклама
На что стоит обращать внимание при покупке видеокарты с рук
Существует так называемый «электростатический эффект», который оставляет малозаметный слой пыли на всех элементах видеокарты. Он не убирается даже после продувания баллончиком со сжатым воздухом. Встречаются случаи, когда система охлаждения у видеокарты выглядит, как только что с завода, совсем без следов пыли. Это повод тщательно проверить целостность гарантийных пломб, внешний вид крепежа для обнаружения следов от отвёртки. Некоторые майнеры для максимальной отдачи от видеокарты меняют на ней систему охлаждения на более мощную или водяную, а перед продажей возвращают на место стоковую, с которой она изначально продавалась.
реклама
Для передачи тепла от электроники видеокарты к радиатору используются термонаклейки или термопаста, их периодически требуется заменять. Если видеокарта относительно новая, а термонаклейки у неё жёсткие (высохшие) или термопаста белая как мел, а не вязкая, то скорее всего на видеокарте майнили. И наоборот, если видеокарте уже несколько лет, а термонаклейки или термопаста свежие, то проводилось её сервисное обслуживание. Если владелец карты о нём умалчивает, то скорее всего был ремонт устройства или приведение в чувство после долгого майнинга.
При осмотре видеокарты вас должны насторожить сильные потемнения текстолита, вздувшиеся кондесаторы, высохшие термпрокладки и следы вытекшей из них жидкости. Термопрокладки протекают при длительной эксплуатации видеокарты и повышенных температурах. Температура повышается в случае увеличения напряжения питания при разгоне, проблем у системы охлаждения и прочих причинах.
Если предстоит выбирать одну из видеокарт после майнинга, нужно соблюдать несколько простых правил, которые вам помогут:
- Предпочтительней оверлокерские модели видеокарт, разогнанные на заводе. Поскольку они как правило уже не поддаются разгону и их система охлаждения обычно более мощная, чем у обычных аналогов.
- Не покупайте видеокарты малоизвестных китайских производителей, поскольку у них обычно дешёвая система питания, которая работает нестабильно при перепаде температур. Для экономии используются радиаторы малой площади, не соответствующие техническим требованиям.
- Нужно убедиться в соответствии версии БИОС и технических параметров с данными официального сайта производителя. Это признак отсутствия перепрошивки, лишающей её гарантии производителя и часто приводящей к различным проблемам в дальнейшем.
Перед покупкой лучше всего проверять б/у видеокарты не в играх, где на выявление проблемы может уйти минимум пара-тройка часов, а в специальных стресс-тестах (FurMark или MSI Kombustor). Они загрузят сразу все вычислительные мощности видеокарты, и на выявление дефекта уйдёт всего 10-20 минут. Стресс-тесты помогают обнаружить ненадёжность системы охлаждения, поскольку нагревают видеокарту до максимально разрешённых температур, оценить качество пайки процессора, памяти, питания. Во время прохождения теста нужно следить за повышением температуры графического чипа и видеопамяти: если она доходит до 75 градусов за первые несколько минут, то ещё терпимо, если же до 80 и выше, то видеокарту лучше не покупать (за исключением некоторых особенно горячих моделей от Радеон).
Существует также комплексный стресс-тест OCCT «Perestroika», загружающий всю начинку ПК. Его актуально применять при покупке с рук всего системного блока. Но у этого теста репутация убийцы блоков питания, поэтому с его применением будьте осторожны!
Если у проверяемой видеокарты ещё не истёк гарантийный срок, который обычно составляет 36 месяцев, то перед покупкой ещё раз тщательно проверьте целостность гарантийных пломб и отсутствие следов вскрытия на корпусе и винтах системы охлаждения. Обычно на одном из винтов ставят специальную пломбу. Также не забудьте забрать все имеющиеся документы на покупку видеокарты, они часто помогают сэкономить время в случае обращения в гарантийную мастерскую.
Желаю всем удачных покупок и возвращения адекватных цен на видеокарты!
Источник