CPUは何故冷やすと早く計算できるのでしょうか。

Question

クロックアップでMPUやCPUを液体窒素で冷やすようです。

CPUのなかの電子の動きを早くするには逆に温度を上げたほうがいいような気がしますが、逆に冷やすのはなぜでしょうか？

Accepted Answer

CPUも同じなのですが、電子部品というのは一定の温度を越えると、その機能が失われてしまいます。

そして、高速でON/OFFをするなどの制御を行うとそこでも熱が発生します。

高速でCPUを動かしていると、そのCPUの内部で発生する熱で、限界の温度に達してしまい、動作を停止してしまう為、冷却をする必要があるからです。

液体窒素などで冷やしているのは、オーバークロックなどで余計に発生する熱を放熱するためのマージンを上げているということです。

CPUの内部半導体の素子から発生した熱は、ウエハーや他の首席回路などを伝わって、放熱ケースへ伝わっていきます。
つまり、それらのものが発生した熱を伝導させるのに、妨げになってしまうわけです。
なので、極力放熱ケース部分の温度を下げて、放熱のためのマージンを上げている訳です。

Answer

逆です。
クロックアップすると発熱するのでそれを抑えるのですよ。

Answer

CPUの中に温度を管理する回路が入っていて、温度が異常に上昇すると内部クロックを下げるからです。現在のCPUはほとんどの場合マザーボード上のクロックで直接動くのでは無く、CPU内部のクロック逓倍回路などで外部クロック以上の速度でなCPU内部の回路を動かしています。CPUの温度が異常に上昇すると、放っておけば過熱でCPU自体が破損に至ることになります。それを回避するためほとんどのCPUで保護回路を内蔵していて、異常な温度になるとその回路が動作して内部の動作速度を落とすのです。

何故高速で動作すると温度が上がるのかについては、静電容量大とインダクタンスがきく関係します。静電容量とはいわゆるコンデンサなどの容量で、複数の異なる電圧の掛った導電体にそれぞれ異なった電圧がかかると、電圧の変化があった時に導電体の距離とその面積に応じて、全く繋がっていない線同士の間にも電流が流れるのです。そしてこの電流は変化の速度が速いほど大きくなります。半来流れて欲しくはない電流が流れてしまう事になるのです。超電導でない限り、電流が流れれば必ず発熱が起こります。そしてインダクタンスですが、こちらはコイルの働きになります。コイルというとグルぐ巻いたものを思い浮かべるでしょうけれど、実は単純に一本の真っすぐな電線でも同じなのです。そして、コイルというのは周波数が高くなるほど、電位を通しにくくなる性質があります。厳密には違うのですがある種の抵抗のように働きますし近くにある回路同士の間に電磁誘導という作用が起こり電流が流れてしまいます。そしてこれも周波数が高くなるほど影響が大きくなります。CPUのような複雑な回路では非常に微細な空間に無数の異なる電流が流れる回路が高密度に詰め込まれた状態では、周波数を高くするとこれらの問題が加速度的に起こり、異常な発熱を招いたり誤動作を起こすのです。異常な発熱に関しては冷却することで防げますし、半導体というのは多くの場合でPTC（ポジティブ・テンパラチャー・コフィシエントと言って、温度が上がると抵抗値が大きくなる特性）という特性があり、上記のように漏れ電流が多くなり、本来の回路では抵抗値が大きくなるという極めて不味い状況に陥るので、それを防ぐ意味でもこ効果があるのです。

まぁ、ざっとこんなところですが事はかなり複雑な問題ですので、興味があれば調べてみてはいかがでしょうか？

Answer

人間と同じ，カッカとしているときは誤算するけど、冷静であれば

Answer

実際の極冷の様子
https://www.youtube.com/watch?v=_hNygfsZe1c

道具
https://www.youtube.com/watch?v=iZWM1TYk0x0&t=231s

計ってる温度はヒートシンクの温度
内部センサーは0度までしか計れないので　ベンチでは0度を指している

注わたしは水冷までです(OCというより部屋の温度を下げるため)
現在8100なので　空冷です

Answer

半導体の中の電子やホール移動度は、温度が低い方が早いんですよ
だから冷却したほうがスイッチング速度が早くなるんです。

CPUの冷却方法と計算速度の関係