Многие энтузиасты и оверклокеры снимают распределитель тепла с современных процессоров Intel, заменяя теплопроводящий материал жидким металлом. Что позволяет улучшить отведение тепла и снизить температуру чипа. Инструмент Skylake-X Direct Die Frame как раз позволяет легко и просто снять распределитель тепла.
Роман Хартунг (Roman Hartung) с ником der8auer пошел на шаг дальше: он не просто снял распределитель тепла, но и удалил верхний слой кремния, чтобы улучшить отведение тепла в условиях экстремального охлаждения. Жидкий азот охлаждает поверхность и термопасту до температур ниже -150 °C. Когда на процессор накладывается нагрузка, кремний довольно сильно нагревается, но свойства расширения у него отличаются от теплопроводящего материала. В результате передача тепла перестает быть оптимальной. Полировка поверхности при этом слабо помогает, но что же произойдет, если снять верхний слой кремния?
Кристалл процессора располагается на подложке. Сам по себе кристалл имеет неравномерную толщину. В случае Core i9-7920X, который использовал Роман, толщина составляла между 3,714 и 3,674 мм. В процессе шлифовки эти неравномерности устраняются. Также Роман удалил часть верхнего слоя кристалла, чтобы улучшить передачу тепла. Проблем с этим не возникло, поскольку большая часть кристалла кремния не легируется под использование в качестве полупроводника, и не проходит через процесс фотолитографии - здесь нет логических элементов или транзисторов.
В итоге Роман снял порядка 10% кристалла кремния. В том числе и слой нитрида кремния, защищающий от эффекта диффузии. Данный слой производители CPU добавляют для того, чтобы в атомную решетку кремния не проникало ничто постороннее. Данный слой был удален, он больше не защищает кристалл.
Процессор по-прежнему корректно работал, результаты оказались интересными. В среднем, температуру удалось снизить на 4,75 °C. Самое горячее ядро охладилось на 2 °C, самое холодное - на 5 °C. Так что удаление верхнего слоя положительно сказалось на охлаждении.
Впрочем, как повлияет шлифовка в длительной перспективе - неизвестно. Отсутствие защиты от диффузии может негативно сказаться на сроке службы. Но Роман планирует продолжить шлифовку, чтобы найти предел возможного.