Hi,
kann mir vielleicht einer erkären (bitte ohne physikalische Fachbegriffe), warum so eine enorme Hitze im CPU entsteht?
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Tilo Nachdenklich heyjo „CPU-Wärme???“
Die Antworten gehen am Kern vorbei.
Die Transistoren in CPUs sind sogenannte Feldeffekttransistoren. Damit kann man nahezu leistungslos schalten (= ohne Wärme und ohne nennenswerten Stromverbrauch). Also das funktioniert prächtig in vielen Schaltungen, z.B. Taschenrechner haben inzwischen kleine Batterien die ewig halten. Leider funktioniert das nicht mehr so gut bei all zu hohen Frequenzen. Und die CPU braucht für richtig Leistung anscheinend einige Gigaherz.
Feldeffekt heißt, der Transistor funktioniert fast so wie elektrostatisch, es müssen keine Steuerströme fließen. Leider hat der Steueranschluss (Gate) eine geringe Kapazität und deshalb bekommt das Gate einen Spannungsteiler (Widerstände) verpasst, sodass die Zeitkonstante (Produkt aus Widerstand und Kapazität) schön winzig ausfällt. Die Widerstände dürfen also nicht zu groß sein und schon fließt eben doch nennenswert Strom, bzw. ist Strom zur Ansteuerung notwendig. Und das bei Millionen von Transistoren!
Viel schlimmer ist ein anderes Phänomen. Die Stufen sollen am Ausgang auch möglichst keinen Stromfluss benötigen und deshalb sind sie als Gegentaktstufen ausgeführt (ähnlich einem HiFi-Verstärker). D.h. ein Transistor sperrt, der andere leitet, beide sind zwischen Masse und Plus in Reihe geschaltet. Der Ausgang gibt keine (nennenswerte) Leistung ab, (mit Einschränkung s.o.) und da einer der Transistoren immer gesperrt ist, fließt auch kaum Strom. Lastwiderstände gibt es anscheinend nicht. Das Signal - logisch Null oder logisch Eins - wird am Verbindungspunkt der Transistoren abgegriffen und hat z.B. den Pegel eins, wenn der obere Transistor durchgeschaltet ist (niederohmig). Das Problem sind nun die Schaltzeiten der Transistoren. Wenn der eine Transistor öffnet, ist der andere noch nicht ganz geschlossen. Mit höherer Frequenz spielt die Zeitspanne, in der beide Transistoren geöffnet sind, eine immer größere Rolle und bei Millionen Transistoren fließt da richtig Strom. Es wurde schon oft überlegt von den Feldeffekttransistoren wegzukommen, weil sich ihr ehemaliger Vorteil immer mehr zum Nachteil wendet. Millionen von Feldeffekttransistoren und immer höhere Frequenzen verursachen das Problem.
