Os efeitos da alta temperatura em notebooks e eletrônicos em geral

Uma das perguntas mais comuns que recebemos aqui no GeekZilla é : Alta temperatura pode danificar meu notebook?

Sempre informamos com base em décadas de experiência no setor de TI e dados científicos que sim, podem ocorrer danos ou redução da vida útil de componentes, independente do fabricante afirmar que cpu X pode funcionar a 100 graus sem problemas.

A questão é : funcionar por quanto tempo? .

Some estas dúvidas comuns com vários reviewers ou os ditos formadores de opinião que na verdade são patrocinados por marcas afirmando que é normal conviver com temperaturas demasiadamente altas em componentes eletrônicos e isto acaba gerando um pouco de caos e confusão para quem não é da area de TI.

Adaptando aqui as descobertas do autor Adel Ahmed Almubarak, podemos concluir que independente do que causa o aquecimento, o efeito geral e primário do superaquecimento ou alta temperatura constante em um dispositivo eletrônico é certamente o dano físico.

Conforme o estudo de B. Liao, A. A. Maznev, K. A.Nelson e G. Chen (2016), o aquecimento em demasia pode causar a degradação do material que sofre os efeitos do calor.

Degradação é causada por mudanças nas propriedades de um material

A degradação é causada por rachaduras, expansão e outras deformações estruturais. Note que a degradação é causada por diferentes mudanças nas propriedades físicas e químicas de um material específico devido a exposição a altos níveis de calor.

Um dos estudos que nossa equipe analisou aponta estes efeitos em um semi-condutor, foi revelado que a medida que mais elétrons são agrupados em uma área pequena como um wafer de silício, isto faz com que os elétrons espalhem fónons ( Um fônon ou fonão, na física da matéria condensada, é uma quase-partícula que designa um quantum de vibração em um retículo cristalino rígido).

O nome fônon deriva do grego phone (φονη), que significa som, voz.). Este espalhamento previne que os fónons carreguem o calor para fora do objeto em questão.

Em geral o cenário ideal e recomendado por engenheiros é que o componente eletrônico tenha uma grande área e maior espessura para aumentar o fluxo termal e reduzir a resistência termal (Korotkov, Samuelsen, & Vasenco, 1994).

Claro ideal sendo a palavra chave, na prática é difícil para fabricantes seguir esta recomendação.

Na prática: Efeitos do superaquecimento

Dano a um componente eletrônico é o efeito potencial e direto do superaquecimento. Isto é especialmente verdadeiro se o componente não é capaz de suportar os níveis excessivos de calor.

Notem que a maior parte, se não todas, as falhas em componentes eletrônicos ou elétricos estão comumente associadas com superaquecimento e queima subsequente. (veja abaixo o que acontece quando a solução térmica de uma CPU é removida)

 

É por isto que a analise de falhas em sistemas eletrônicos tipicamente envolve indicações de aquecimento demasiado e queima de partes de um sistema.

A susceptibilidade de um conjunto, como cpu, placa-mãe e seus diversos componentes de falhar, aumentar exponencialmente com a temperatura (Cengel & Ghajar, 2015). Além disso existe uma relação entre desempenho, incluindo a vida útil de um componente eletrônico e sua temperatura de operação (Mehoke, 2005).

Ou seja apesar da Intel informar que suas CPUs podem operar até os 100 graus, isto não quer dizer necessariamente que elas podem operar continuamente nesta faixa de temperatura.

Turboboost é condicionado a temperatura do sistema

Tanto que o Turbo Boost tem sua atuação justamente condicionada a temperatura do sistema, quanto maior a temperatura menor será o turbo aplicado visto que não é possível manter o resfriamento adequado dentro daquela faixa de atuação do turbo.

Notem então que é teimosia ou falta de experiência de quem faz análises de acreditar que um sistema pode funcionar em altas temperaturas sem qualquer prejuízo.

Já fazem décadas ou o famoso “desde sempre” como alguns engenheiros gostam de dizer que os efeitos do aquecimento em excesso são conhecidos, não apenas no mundo da tecnologia mas em relação a qualquer metal.

Afinal é conhecido que as propriedades elétricas, magnéticas e estruturais dos metais podem ser alteradas com a aplicação de temperaturas variadas.

A temperatura pode essencialmente ditar o desempenho de componentes eletrônicos, assim como quanto eles vão durar.

Na prática vemos um paliativo que é a redução automática do clock, o famoso Throttling, onde para evitar justamente a perda de desempenho por alta temperatura o sistema reduz o desempenho do sistema, então apesar de não sofrer dados você acaba perdendo performance do mesmo jeito devido ao calor.

Undervolt e Underclock é a solução

Vários estudos já mostraram exaustivamente como o superaquecimento pode afetar um componente eletrônico em particular, então chega-se a um consenso geral de que idealmente para aumentar a vida útil do seu notebook por exemplo ele deve funcionar a temperaturas mais baixas.

Por este motivo que atualmente aconselhamos  especialmente em notes gamers a fazer o undervolt da CPU e também o undervolt da GPU. (Veja aqui o conceito explicando o que é undervolt)

Os benefícios deste processo que é simples não fica apenas na parte da durabilidade dos componentes, mas mesmo da pasta térmica utilizada que não irá precisar aguentar temperaturas tão altas, o que pode fazer com que esta atinja seu limite em termos de eficiência de transferência térmica e com isto forçar uma substituição prematura.

Então fica a dica, apesar de muitos acharem normal temperaturas constantes de 90 graus, ou mesmo 80 só porque se trata de um note gamer, quem tem experiência na área e já lida com esse tipo de hardware já faz algumas décadas sabe que calor e eletrônicos não combinam.