GPU có bị hao mòn do sử dụng nhiều không?

Nếu bạn đang có kế hoạch chơi game chuyên sâu, tính toán GPU, kết xuất đồ họa,  Folding @ home hoặc khai thác tiền điện tử trên cạc đồ họa của mình, bạn có thể lo lắng rằng GPU của mình sẽ bị hao mòn do sử dụng nhiều. Nhưng nó sẽ? Chúng tôi sẽ điều tra.

Có, nhưng nó phức tạp

Hầu hết thông tin về tuổi thọ của card đồ họa mà bạn tìm thấy trên mạng chỉ là giai thoại, với những con số có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào người bạn hỏi. Với hàng trăm mẫu card đồ họa khác nhau được phát hành trong thập kỷ qua, thật khó để tổng hợp dữ liệu về các loại card cực kỳ khác nhau như vậy thành những khái quát đơn giản.

Cho đến nay, chúng ta đã biết điều này: Theo một báo cáo năm 2020 từ một nhà bán lẻ của Đức , hầu hết các card đồ họa gần đây đều có tỷ lệ hỏng hóc khoảng 2-5% (tính theo doanh thu của nhà bán lẻ) nói chung. Và vào năm 2021, Nvidia vẫn cung cấp các bản cập nhật trình điều khiển cho các thẻ khoảng 9-10 năm tuổi (chẳng hạn như dòng GTX 600), vì vậy bạn có thể mong đợi một thập kỷ sử dụng thẻ GPU được xử lý tốt — mặc dù những thẻ đó có thể ngoại lệ, như chúng ta sẽ thấy ở phía trước.

Bất kể các con số, có một số vật lý khó làm việc. Các vật liệu và thành phần được sử dụng trong thành phần của thẻ GPU không có gì kỳ diệu: Bạn càng sử dụng chúng nhiều, các bộ phận càng xuống cấp nhanh và càng có nhiều khả năng chúng bị hỏng hoàn toàn. Vì vậy, sử dụng nhiều có ảnh hưởng đến tuổi thọ.

Việc bạn có gặp lỗi trong thẻ GPU của mình hay không phụ thuộc vào các biến số cực kỳ khác nhau, bao gồm chính xác mức độ GPU đã được sử dụng, bản chất và mức độ thay đổi nhiệt độ trong mạch, số lần bật và tắt thẻ, và môi trường hoạt động sạch như thế nào.

Bởi vì thẻ GPU là một thiết bị phức tạp với nhiều bộ phận, mỗi bộ phận có thể bị lỗi hoặc xuống cấp theo những cách khác nhau. Chúng ta sẽ đi qua một số bộ phận chính của thẻ GPU và kiểm tra xem chúng có thể bị hao mòn như thế nào khi sử dụng nhiều theo thời gian.

Đầu tiên phải đi: Quạt làm mát

Trong tất cả các bộ phận của card đồ họa có khả năng bị hỏng trước tiên, chúng ta phải chỉ ra các quạt làm mát (hoặc quạt), là các bộ phận chuyển động vật lý. Quạt giữ cho GPU của bạn mát bằng cách di chuyển không khí nóng ra khỏi chip GPU (có tản nhiệt ) để nó có thể tiếp tục hoạt động.

Tại sao nhiệt có hại? Với đủ nhiệt, các bóng bán dẫn không hoạt động bình thường , có nghĩa là thẻ GPU sẽ không hoạt động. Với nhiệt độ cao hơn nữa, các bóng bán dẫn trong chip trên thẻ có thể bị hỏng vĩnh viễn .

Theo thời gian, quạt làm mát thường bám đầy bụi, làm giảm khả năng di chuyển không khí hiệu quả. Hoặc quạt có thể hỏng hoàn toàn nếu chất bôi trơn bên trong bị hỏng. Một trong hai trường hợp sẽ làm tăng nhiệt độ của GPU.

Nếu quạt làm mát GPU bị hỏng hoàn toàn, bạn thường có thể thay thế nó nếu tìm được quạt tương đương từ nhà cung cấp linh kiện máy tính.

Một nghi ngờ khác: Hợp chất nhiệt bị lỗi

Giữa mỗi bộ tản nhiệt và chip GPU đều có một lớp vật liệu dẫn nhiệt , chẳng hạn như một lớp bột trét hoặc bột nhão giúp truyền nhiệt từ chip GPU sang bộ tản nhiệt.

Các lỗi trong các thành phần khác, hàn

Ngoài chip GPU, một card đồ họa sẽ bao gồm hàng chục thành phần điện tử khác như tụ điện, điện trở, chip nhớ, v.v. Bất kỳ thiết bị nào trong số đó đều có thể bị hỏng do sử dụng nhiều hoặc tiếp xúc với nhiệt độ quá cao. Một số có nhiều khả năng thất bại hơn những người khác.

Tụ điện nói riêng rất dễ bị hỏng theo thời gian. Chúng nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ thường xuyên và một số bị lỗi khi được sản xuất lần đầu. Nếu bạn đủ tiện dụng để khắc phục sự cố tụ điện, bạn có thể thay thế các tụ điện kém trên thẻ GPU nếu bạn có thể tìm thấy các bộ phận thay thế tương đương.

Ngoài ra, chất hàn liên kết chip và linh kiện với bảng mạch của card GPU của bạn có thể bị lão hóa và nứt theo thời gian do thay đổi nhiệt độ thường xuyên, xử lý vật lý thô bạo, bảo quản không đúng cách hoặc chạy quá nóng. Vì vậy, có, việc sử dụng GPU nặng có thể làm tăng nguy cơ hỏng mối hàn. Việc sửa chữa các mối hàn kém có thể khó về mặt kỹ thuật, nhưng không phải là không thể .

Các lỗi trong bản thân chip GPU

Vì vậy, câu hỏi vẫn còn: Liệu một con chip GPU cuối cùng có thể bị hao mòn do sử dụng nhiều không? Câu trả lời là có, về mặt lý thuyết, trong những trường hợp khắc nghiệt. Nhưng bạn có thể sẽ thấy lỗi của một thành phần khác trên cạc đồ họa rất lâu trước thời điểm đó.

Chip GPU trên cạc đồ họa của bạn chứa hàng triệu hoặc hàng tỷ bóng bán dẫn, được khắc vào một miếng silicon. Bóng bán dẫn già đi theo thời gian , ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng. Khi đủ số lượng bóng bán dẫn hoạt động sai, chip sẽ bị lỗi.

Theo Semiconductor Engineering , có một số lý do chính khiến bóng bán dẫn gặp trục trặc theo thời gian do lão hóa ( một trong số đó là nhiệt ) và các lỗi này có nhiều khả năng là kích thước tính năng trên chip càng nhỏ. Các chuyên gia nghi ngờ những con chip máy tính được sản xuất ngày nay sẽ không tồn tại lâu như những con chip được sản xuất vào những năm 1990, nhưng việc dự đoán tuổi thọ chính xác vẫn chỉ là phỏng đoán vì công nghệ này còn quá mới.

Hiện tại, NVIDIA không công bố ước tính MTBF (thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc) cho các cạc đồ họa tiêu dùng của họ, nhưng công ty đã công  bố chúng cho một số bộ tăng tốc đồ họa công nghiệp và doanh nghiệp của mình. Ví dụ: biểu dữ liệu cho Bộ tăng tốc GPU Tesla K20X trích dẫn MTBF cho thẻ (ở nhiệt độ 35C / 95F) là 14,7 năm đối với “môi trường không được kiểm soát” và 23,8 năm đối với “môi trường được kiểm soát”. (Lưu ý rằng nói chung, phần cứng đồ họa công nghiệp được mong đợi sẽ mạnh mẽ hơn và hoạt động tốt hơn khi sử dụng nhiều so với phần cứng đồ họa tiêu dùng.)

Điều thú vị là chúng ta có thể so sánh con số lý thuyết này với dữ liệu cứng ngoài thực địa. Một trong số ít các nghiên cứu thực nghiệm về tuổi thọ của GPU được công bố bởi bài báo năm 2020 có tiêu đề “ Tuổi thọ GPU trên Siêu máy tính Titan: Phân tích sự sống còn và độ tin cậy ” do Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge viết. Bài báo báo cáo về độ tin cậy của 18.688 thẻ GPU Nvidia K20X Kepler được sử dụng trong siêu máy tính Cray XK7 Titan hiện đã nghỉ hưu trong khoảng thời gian gần 7 năm (2012-2019).

Sau một số trục trặc ban đầu do các vấn đề kết nối, họ nhận thấy độ tin cậy tương đối cao với các card đồ họa của XK7 cho đến năm 2016 (khoảng 3-4 năm sau), khi nhiều card bắt đầu bị lỗi. Nhưng hãy đoán xem? Họ đã tìm ra hầu hết các lỗi trong lô thẻ đầu tiên (trước khi thay thế) là do một điện trở bị lỗi trên bảng mạch của card đồ họa, chứ không phải do chính chip GPU. Nhìn chung, các tác giả của nghiên cứu nhận thấy MTBF trung bình của các thẻ GPU được sử dụng nhiều của K20X là khoảng 3 năm (không phải 14-23 năm, như được trích dẫn trong bảng dữ liệu của Nvidia), với một số thẻ nóng nhất trong lõi bị lỗi đầu tiên. Họ kết luận, “Độ tin cậy của GPU phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt.”

Vì vậy, khả năng cao là nếu bạn sử dụng cạc đồ họa của mình với cường độ cao như một trong những siêu máy tính lớn nhất thế giới (vào thời điểm đó), nó sẽ hao mòn nhanh hơn và các thành phần khác như quạt và điện trở sẽ hỏng rất lâu trước khi chính chip GPU . Chính xác bạn sẽ nhận được bao lâu tùy thuộc vào các yếu tố mà chúng tôi không thể dự đoán.

Cuối cùng, Nhiệt là kẻ thù

Cuối cùng, từ mọi nguồn chúng tôi đã đọc, yếu tố quyết định chính nhất về thời gian sử dụng của thẻ GPU là mức độ nóng của nó. Thẻ càng nóng, tất cả các thành phần của nó càng nhanh xuống cấp. Ngoài ra, thẻ càng nóng, nó càng giảm hiệu suất để tránh hỏng hóc nghiêm trọng. Làm mát tốt vừa kéo dài tuổi thọ thẻ của bạn vừa tăng hiệu suất của thẻ.

Nếu định mua một GPU đã qua sử dụng , bạn chắc chắn nên tính đến lịch sử của nó, bao gồm cả cách chủ nhân của nó đối xử và sử dụng nó. Các thẻ được sử dụng nhiều hơn (hiện đang hoạt động) có thể sẽ hoạt động tốt trong ngắn hạn nhưng dễ bị hỏng hơn về lâu dài. Chúng tôi không thể đưa ra bất kỳ con số chính xác nào về tuổi thọ của thẻ, nhưng việc sử dụng nhiều chắc chắn khiến thẻ đồ họa hết nhanh hơn.

Chúc may mắn!