Rezystancja procesora Intel - termiczna i elektryczna

Pytanie

rezystancja procesora intel

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Procesor Intel nie ma jednej „wartości rezystancji”. W praktyce wyróżnia się:

1. Rezystancję termiczną (θJC, θJA) – 0,2 – 1,5 °C/W dla typowych desktopowych i mobilnych CPU.
2. Równoważną rezystancję elektryczną linii zasilania (VCORE, VCCSA, …) – pojedyncze do kilkunastu Ω mierzone multimetrem przy wyłączonym zasilaniu, lecz rzeczywista rezystancja dynamiczna rdzenia to mili- lub mikroomy.
3. Impedancję sieci zasilania (PDN) – < 2 mΩ w paśmie kHz–MHz.
   • W diagnostyce płyt głównych mierzy się rezystancję między daną szyną zasilania CPU a masą; wartości < 0,5 Ω sugerują zwarcie, a wartości nieskończone – przerwę.

Szczegółowa analiza problemu

1. Rezystancja termiczna

θJC (junction–case) i θJA (junction–ambient) definiują „opór cieplny”, czyli przyrost temperatury na każdy wat mocy:
\[
θ = \frac{T{hot}-T{cold}}{P}
\]
• Obudowy LGA1700 (Core 13-gen): θJC ≈ 0,3 °C/W, mobilne BGA (Alder Lake-P): 0,4–0,8 °C/W.
• Niższa wartość oznacza łatwiejsze odprowadzanie ciepła i mniejsze ryzyko throttlingu.

2. Rezystancja elektryczna DC

Dla celów serwisowych stosuje się pomiar rezystancji DC między linią zasilania a masą:
• Linia VCORE – 0,8 Ω … ~15 Ω (w zależności od modelu i architektury).
• VCCSA / VCCIO – kilkanaście … kilkaset Ω.
Przykład szacowania równoważnej rezystancji rdzenia (statyczne przy pełnym TDP):
\[
R{eq} = \frac{V^2}{P{TDP}} \quad\text{np.}\quad V=1,1\text{ V},\; P=125\text{ W} \Rightarrow R_{eq}\approx 0{,}01\;Ω
\]
Analogiczna kalkulacja dla procesora mobilnego 15 W przy 0,9 V daje ≈ 0,054 Ω. Są to wartości nieosiągalne zwykłym multimetrem, bo instrument ogranicza prąd pomiarowy.

3. Impedancja dynamiczna PDN

CPU zmienia pobór prądu w nanosekundach (di/dt setki A/µs).
• Wymagana impedancja PDN \(Z_{PDN}\) < 2 mΩ w paśmie do kilkudziesięciu MHz.
• Zapewniana przez kondensatory strefowe (na płycie), niską indukcyjność gniazda LGA/BGA i wszytą w pakiet kondensatory keram.

4. Rezystywność wewnętrzna krzemu

Oparta na domieszkowaniu; rezystancja kanału tranzystora (RDS(on)) i metalizacji Cu/Al jest modelowana w EDA, ale niedostępna dla użytkownika.

Aktualne informacje i trendy

• Nowe procesy Intel 7/Intel 4 skracają ścieżki zasilania, redukując \(Z_{PDN}\) (< 1 mΩ dla Core Ultra).
• W sektorze serwisowym popularne są tabele rezystancji (np. PCB-info, Elvikom) gromadzące pomiary referencyjne dla kolejnych generacji CPU – przydatne do szybkiej oceny zwarć.
• Rozwój technik direct-die & contact-frame zmniejsza θJC poniżej 0,2 °C/W.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego multimetr pokazuje 2–10 Ω, a TDP liczy 0,01 Ω? Multimetr wykorzystuje prąd rzędu miliamperów; elementy półprzewodnikowe przy małym napięciu pracują w obszarze zablokowanym, więc mierzymy przede wszystkim rezystancję ścieżek PCB i indukcyjności VRM, a nie tranzystorów rdzenia.
• Pomiar wykonuje się na cewkach VRM – łatwy dostęp i brak ryzyka uszkodzenia pinów CPU.

Aspekty etyczne i prawne

• Brak szczególnych regulacji prawnych dotyczących samego parametru rezystancji.
• Serwis musi przestrzegać ESD-safe; uszkodzenie CPU wskutek ładunku elektrostatycznego może być trudne do udowodnienia w gwarancji.

Praktyczne wskazówki

1. Diagnozując płytę, najpierw zmierz VCORE-GND na cewkach:
   • < 0,5 Ω – podejrzenie zwarcia MOSFET/CPU, sprawdź MOSFETy i wypnij CPU.
   • > 100 Ω – możliwa przerwa w zasilaniu (urwana cewka, zimny lut).
2. Zawsze odłącz zasilanie, rozładuj kondensatory.
3. Do estymacji sprawności chłodzenia stosuj \(θ_{JA}\) podany przez Intela + specyfikację coolera.
4. Przy projektowaniu PCB utrzymaj impedancję płaszczyzny zasilania < 5 mΩ up to 100 kHz (guideline ATX12VO / Intel VRD).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Tabela rezystancji z for internetowych nie jest dokumentacją producenta – traktuj jako orientacyjne wartości.
• Rezystancja wzrasta z temperaturą w metalizacji, ale kanał MOS maleje – globalny efekt jest złożony (ujemny TCR tranzystora vs dodatni TCR miedzi).

Sugestie dalszych badań

• Symulacje PDN w SPICE/Sigrity dla nowych układów Intel.
• Pomiar impedancji VCORE metodą step-load (fast transient) zamiast statycznej rezystancji.
• Analiza wpływu technik 3D Foveros na θJC i rezystancję zasilania.

Krótkie podsumowanie

Rezystancja procesora Intel przyjmuje różne znaczenia: cieplną (θ ≈ 0,2–1,5 °C/W), elektryczną DC rzędu miliohmów w samym krzemie, a kilku omów przy pomiarze serwisowym, oraz impedancję dynamiczną PDN < miliohm. Do praktyki serwisowej kluczowa jest rezystancja między liniami zasilania a masą – jej skrajnie niskie lub nieskończone wartości sygnalizują uszkodzenia. Projektanci koncentrują się raczej na minimalizacji impedancji i oporu cieplnego niż na pojedynczej „rezystancji” procesora.