왜 GPU온도가 CPU온도보다 낮을 까요?

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1 왜 GPU온도가 CPU온도보다 낮을 까요? nostar 5 326 2022.11.26 11:38

소비 전력이 더 큰 GPU 온도가 CPU보다 낮을 까요?우선 GPU코어의 전력은 메모리 사양에 따라 다르지만 총 GPU 소비전력의 60~70% 수준입니다.400 W라면 260W가 코어가 사용하는 전력이죠. 이러면 CPU와 비슷하거나 조금 높은 수준입니다. 메모리나 IO 회로보다 연산 회로의 집적도가 더 높습니다. 즉 트랜지스터가 더 작은 면적에 집중되어 있죠.이건 배제하고 칩 사이즈만 가지고 비교를 해 보겠습니다.<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2022/11/26/03267254eac4a2fbee60a941bd340707.png" alt="퀘이사존" style="background-color: initial;">13900<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2022/11/26/17293f2ffb446bf58b4889896cea7c30.png" alt="퀘이사존">AD102 우선 칩 사이즈가 AD102가 600mm2 , 13900가 257.04mm24090 칩 사이즈가 2.33배 크죠. 사실 컷된 면적을 제외하면 2.5배는 커지겠네요. 면적과 소비 전력을 비교해 보겠습니다.<table class="table table-bordered"><tbody><tr><td> </td><td>코어 소비전력</td><td>칩 면적</td><td>W/mm2</td></tr><tr><td>13900K</td><td>240W</td><td>257.04</td><td>0.93</td></tr><tr><td>4090</td><td>300W  ( 450W 기준 )</td><td>600</td><td>0.5</td></tr></tbody></table> 풀로드에서 GPU 코어 온도가 CPU보다 낮은 이유는 열을 전달하는 코어 면적이 소비전력 대비 2배 크기 때문입니다. 여기서 끝나지 않습니다. GPU는 코어 칩이 바로 써멀 구리스를 통해 바로 쿨러에 연결되지만 CPU는 코어와 히트스프레드 사이 인듐으로 솔더링되고 다시 히트스프레드 위에 써멀 구리스를 통해 쿨러로 연결됩니다. 물론 뚜따를 통해 인듐보다 더 얇게 리퀴드 써멀을 도포하여 열전도도를 높이거나아예 코어와 직결되는 워터 블럭을 사용해서 쿨링을 개선할 수 있습니다.하지만 가장 효과적인 방법은 이미 GPU에서 사용되고 있죠. 풀로드 기준 적당한 면적을 가진 GPU코어의 온도는 냉각수온 대비 30도 이상 높아지지 않습니다.또한 빠른 쿨링으로 정션 온도도 GPU온도 대비 15도 이내의 차이만 발생되죠.물론 예외도 있습니다. RX 5700XT처럼 칩사이즈가 거의 절반인 제품은  GPU온도과 정션 온도는 30도 이상 차이가 나기도 합니다.    GPU온도도 냉각수온 대비 30도 정도 높습니다.    열평형이라는 아주 중요한 현상이 있는데 GPU 온도와 정션 온도의 차이가 커지면 당연히 냉각수온과 GPU온도와의 차이도 비례해서 커집니다. 전 이걸 열이 쌓인다고 표현합니다. 전압 = 소비전력 = 발열  이 간단한 공식은 CPU의 OC을 막는 가장 큰 걸림돌입니다.GPU코어는 1.2V이상 사용되지 않지만 CPU는 흔하게 1.3V이상 사용합니다.발열을 해소할 정도의 충분한 냉각 면적이 확보가 어려워 정션 온도가 급증하여 셧다운되죠.그러다 보니 극 OC은 곧 뚜따가 기본입니다.여담으로 전 라이젠 CPU 수동 OC 시 Prime small AVX2 기준 80도를 최대로 설정하고 클럭과 전압을 설정해서 사용합니다. 10분내 80도를 넘으면 Prime small AVX2 1시간 통과가 어렵습니다. 사실 인듐은 써멀 구리스보다 훨씬 높은 81.8 W/(m·K) 열전도율를 가지며 이름에서도 짐작할 수 있는 히트스프레드는  높은 인듐의 열전도율을 활용해서 코어 사이즈의 8배 이상 금속 면적으로 써멀 구리스(일반적인 6W/(m·K) 써멀 구리스 기준)의 쿨링 성능이 확보한다는 의미이며 따라서 Heat Spread 라고 명명된 것 같습니다. 뭐 이론상 크게 문제 없어 보입니다.하지만 열전도율에서 가장 중요한 것이 두께입니다. 써멀 구리스 도포 두께의 5배로 인듐 솔더링이 되었다면 말그대로 열전도율이 5배 저감됩니다.  81.8 W/(m·K)가 마치 16.36W/(m·K)가 되어 버리죠.그래서 인듐보다 열전도율이 낮은 리퀴드써멀[78 W/(m·K)]을 뚜따 후 얇게 도포하면 인듐보다 더 많은 열을 전달할 수 있는 것이죠. 써멀 구리스가 표면에 꽉차게 도포되는 것도 중요하지만 얇게 도포되는 것이 더 중요한 이유입니다.물론 너무 무리하게 조여서 공기층이 만들어 지는 것은 최악입니다.항상 적당히 ^^ 뭐 제가 경험한 것을 바탕으로 설명드리다보니 전문가의 해석은 다를 수 있습니다. 재미로 읽어 주세요~

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