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GDDR6X의 한계?100도 이상의 온도 측정 (By iL)

QM볼타

32 14389 17 2020.09.20 13:34

안녕하세요. QM볼타입니다.원문은 igor`s LAB의 뉴스이며 더 자세한 정보는 원문 링크를 참고해 주시기 바랍니다 :) 지포스 RTX 3080에 탑재된 마이크론의 GDDR6X 모듈과 같은 최신 메모리 칩은 Tjunction의 특별한 보호 메커니즘으로 칩 온도를 보호할 수 있도록 설계되어 있습니다. 이것은 그 자체로 좋은 기능이죠. 그러나 그것이 어떻게 작동하는지, 그리고 실제로 무엇인지를 알게 된다면 절박한 필요성과 두려움을 느낄 수도 있을 겁니다. 이것은 센서 루프에 이 값을 사용할 수 없는 이유와도 동일하기 때문이죠. 파운더스 에디션 쿨러는 그 자체로 나쁘지 않지만, NVIDIA가 메모리를 19Gbps로 제한한 것은 사실 발열 때문입니다. 나는(igor`s LAB의 저자) 이번 제품을 20Gbps 이상으로 올릴 수 없었고, 심지어는 갑자기 다시 속도가 느려졌다고 이야기한 바 있는데, 몇몇 다른 동료들도 동일한 증상을 관찰했기 때문에. 나는 이 원인의 진상을 규명하고 싶었습니다.  <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/09/20/783882e34344dd2c2b8f02d39de56f90.jpg"> 이해를 돕기 위해 사진을 보여주겠습니다. RTX 3080 파운더스 에디션의 핫스팟에서 84도의 발열이 확인된 열화상 카메라의 측정 사진인데요. 이 사진에서는 메모리 칩의 다른 곳은 충분히 냉각되고 있지 않고 NVDD를 위해 근거리에 위치한 6개의 전압 변환기에 발열이 보이실 겁니다. 서로 다른 지점의 열 저항과 온도 말이죠. 마이크론은 GDDR6의 문서에 포함된 "Device Thermal Information"에서조차 GDDR5만 확인되기 때문에 GDDR6(X)에 대해서는 완전히 침묵하고 있습니다. 제조회사는 GDDR5 모듈에 대해 TJunction 최대 100도로 지정하고 있으며, 이는 상당히 그럴듯해 보입니다. 최대 95도의 운영 온도 규격과 일치하죠.  그러나 불확실성이 시작된 것은 바로 이 지점입니다. 무엇 때문에 발열이 나타나고 얼마나 뜨거워지는지 말이죠.  연구 부서에서 근무하는 동료들의 이야기를 예로 들자면, 칩이 파괴될 수준의 가능성이 있으려면 최대 온도 Tot는 120도 수준이어야 하며, 110도라면 Tjunction은 105도 수준의 최댓값이 GDDR6X에 지정돼야 한다는 데 모두 동의했습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/09/20/301517d5cf435ea48e7df21658bd8cdc.png"> 자 이제 GDDR6X 모듈의 열 구조를 살펴보도록 하죠. 우선 PT. 즉 전기 에너지로 공급되어 다시 열로 방출되는 최대 전력 Ptot. 이것은 2.5 ~ 3와트 정도여야 하는데, 처음에는 약간 낮게 보이지만, 작은 구조 폭과 열 밀도 때문에 확실한 하우스 넘버로 보입니다. 특히, 보드의 아랫부분에 많은 발열이 발생하고 있을 때는 더 확실해 보이죠. 이유는 메모리 모듈이 패키지처럼 커 보이지만 칩 자체는 작기 때문입니다. 같은 지점에서 TJ, 즉 Tjunction은 시작되는 지점입니다. 최대 칩 온도와 최대 전력 소산은 이곳과 직접적인 연관이 있습니다. 이는 또한, 센서 루프에서 AMD가 저장 온도로 출력하는 값이기도 하죠. 몇 달 전 AMD에게 직접 물어본 결과 이것이 모듈의 평균값이 아니라 절대 피크 값. 즉 보드의 가장 뜨거운 모듈의 Tjunction이라는 것을 알게 되었습니다. 다른 두 개의 빨간색 화살표로 표시된 값. PB도 중요합니다. 보드를 통해 방출되는 전원 분산 Pboard. 그리고 Pcase는 케이스 상단을 통해 방출된 열을 의미합니다 또한, 개별 레이어의 모든 열 저항과 관련 레이어의 조합은 위쪽과 아래쪽 방향 값으로 표시되며, 공기 환경(TA) 또는 Tair의 온도 역시 상단과 하단을 통해 위아래를 표시하는 방향 값입니다. 물론 수랭 블록이 장착된 환경이라면 이것은 매우 달라질 수 있죠. 매우 제한된 공개 가용성과 모듈 내부에서 측정할 수 있는 누락된 가능성이 존재하지만, 그동안 GDDR6X의 온도. 더 정확하게는 가장 뜨거운 모듈의 온도를 읽는 것은 지금도 가능합니다. 특정 이유로, 특히 적절한 소프트웨어는 엔지니어 내부 사용만을 위한 것이기 때문에 이 시점에서 구체적인 설명을 하진 않겠습니다. (이하 중략) 매번 그래왔지만 나는 보드의 뒷면을 열화상으로 측정했습니다. 또한 높은 공기 습도와 같은 환경 요인을 고려하여 업계에서 사용하는 투명 바니시로 덮어 오버 코팅했습니다. 여기에 1의 계수를 적용하면 측정된 온도가 상당히 낮아집니다. 벤치 테이블에 부착된 초박형 특수 호일의 투과율은 약 0.97. 이 계수도 측정에 포함했습니다. 이를 통해 <span style="color: rgb(204, 204, 204); font-family: NanumBarunGothic, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; background-color: initial;">블로 미터 분해능이 충분히 높은 640 x 480 실제 측정 지점의 Optris PI640으로 관련 부위의 영리한 온도 측정을 진행할 수 있었습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/09/20/5dbfb6e002c69c04c3c9f9bd0abd93dc.jpg"> 나는 이미 테스트 환경을 이야기 했기 때문에 측정된 값을 신뢰할 수 있는 것으로 분류할 것입니다. 좋은 장비에도 불구하고 0.5 ~ 1도 수준의 허용 오차가 존재하겠지만 그 이상은 아닙니다. UHD 해상도에서 위쳐 3를 플레이하며 약 30분간 진행했고, 실내 온도는 22도였습니다. 일정한 주변 온도가 필요했기 때문에 상부 구조는 예외적으로 오픈시켰습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/09/20/d7fc5207efca9abcd2d6075000f0d626.jpg"> 이제 그래프는 내부 소프트웨어로 읽을 수 있는 메모리 온도의 상승을 보여줍니다. 발열이 시작된 후 8분 후부터 모든 것이 일정하게 유지됨에 따라 최종 온도는 30분 후에도 변하지 않았습니다. IR 이미지에서 가장 뜨거운 모듈은 변압기 바로 근처에 있으며 내부 Tjunction은 약 104도였습니다.  수랭 블록과 많은 백플레이트 변형 모델을 사용한 실험에서는 더 흥미로운 영향이 나타났습니다. LY 백플레이트와 기판 사이에 좋은 패드를 사용하면 메모리의 Tboard 4개 지점과 Tjunction은 1~2도 정도 가라앉습니다. Tcase는 Tboard보다 훨씬 낮은 낮은 수준이었으며, 수랭이 사용된 환경은 후면 냉각을 더욱 흥미롭게 만들 수 있었습니다. 그러나, RTX 3080 FE는 분명히 더 뜨거운 변압기만 냉각하도록 표시되어 있었습니다. 측정 환경에서 백플레이트가 해체되어 있었기 때문에 온도가 다를 수 있다고 생각하신다면 안심하세요. 백플레이트가 장착된 환경과 백플레이트가 장착 해제된 환경 모두 가장 뜨거운 모듈의 온도는 104도로 동일했습니다.  메모리 모듈이 패키지 상단이나 보드 하단 외부 표면보다 내부가 훨씬 더 뜨겁다는 것은 비밀이 아닙니다. GDDR6에 대해 최대 Tjunction을 110도로 설정하면 의심되는 스로틀링까지 남은 온도는 6도로 실제로 여유가 많지는 않습니다. 그러나 모든 온도의 상호 관계를 이해한다면 성급한 공황에 빠질 이유도 없죠. 안타깝게도 NVIDIA와 보드 파트너는 성능 제어(스로틀링) 또는 셧다운과 같은 안전 제어 기능을 정확히 사용하는 것에 대해 매우 조심스럽습니다. 나는 향후 모든 테스트에서 새로운 암페어 카드와 GDDR6X의 발열을 측정할 생각입니다.

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