Если вы планируете на своей видеокарте интенсивно играть, заниматься вычислениями, рендерингом графики или крипто-майнингом, вы можете беспокоиться о том, что ваша видеокарта будет быстро изнашиваться. В этой статье мы рассмотрим наиболее вероятные причины выхода из строя видеокарт и способы их предотвратить.
Причины появления отказа у видеокарты
Большая часть информации в Интернете о сроке службы видеокарт, носит противоречивый характер, а цифры могут сильно различаться. С сотнями различных моделей видеокарт, выпущенных за последнее десятилетие, трудно обобщить данные о таких совершенно разных картах.
Согласно отчету за 2020 год, самые последние видеокарты имеют около 2-5% отказов. А в 2021 году Nvidia по прежнему выпускала обновления драйверов для карт, которым было около 9-10 лет (например, серия GTX 600), так что, если верить этим данным, можно ожидать использования около десяти лет хорошо собранной и периодически проходящей обслуживание видеокарты.
Вне зависимости от цифр, здесь работает физика. Материалы и компоненты, используемые в составе видеокарт, не являются волшебными: чем больше вы их используете, тем быстрее они изнашиваются и тем больше вероятность того, что они полностью выйдут из строя. Так что интенсивное использование видеокарты влияет на её долговечность.
Появится ли сбой в видеокарте, зависит от совершенно разных условий, в том числе от того, насколько интенсивно она использовалась, характер и степень колебаний температуры в её схеме, сколько раз карта включалась и выключалась, а также насколько чистая операционная среда.
Поскольку видеокарта представляет собой сложное устройство, состоящее из множества узлов, каждая из них может выйти из строя или ухудшиться по-своему. Далее мы рассмотрим несколько основных узлов видеокарты и узнаем как они могут изнашиваться при интенсивном использовании с течением времени.
Проблемы с вентиляторами охлаждения у видеокарты
Из всех частей видеокарты, которые могут выйти из строя в первую очередь, нужно обратить внимание на охлаждающие вентиляторы (или кулеры), которые являются физическими движущимися частями. Вентиляторы охлаждают графический процессор, отводя горячий воздух от его чипа (с радиатором), чтобы он мог продолжать работать в допустимом температурном режиме.
Почему большая температура вредна? При достаточном нагреве транзисторы видеокарты не могут работать должным образом. При еще большем нагреве транзисторы в микросхемах карты могут быть безвозвратно повреждены.
Со временем охлаждающие вентиляторы видеокарты часто забиваются пылью, что снижает их способность эффективно отводить воздух. кроме того, вентиляторы могут полностью выйти из строя, если внутренняя смазка подшипников выработается. Любой из этих сценариев повысит температуру видеокарты.
Каждая видеокарта защищает себя от перегрева с помощью теплового дросселирования, которое замедляет её работу для снижения рабочей температуры. Этот процесс называется троттлингом и он сильно ограничивает производительность. Поэтому, если у вас есть видеокарта, которая внезапно стала шумнее обычного (вентилятор вращается быстрее) или работает хуже, в первую очередь тщательно очистите охлаждающие вентиляторы и радиатор сжатым воздухом.
Если вентилятор охлаждения видеокарты полностью вышел из строя, его необходимо заменить, часто аналогичные вентиляторы можно найти у поставщика компьютерных комплектующих.
Проблемы с термопастой у видеокарты
Между каждым радиатором и чипом видеокарты находится слой теплопроводящего материала, например прокладка из замазки или пасты, которая помогает передавать тепло от чипа видеокарты к радиатору.
Со временем термопаста может высохнуть и треснуть или потерять эффективность. Когда это происходит, радиатор охлаждается не так эффективно, и температура видеокарты повышается. Как мы видели в разделе вентиляторов выше, высокие температуры видеокарты приводят к тепловому троттлингу, который замедляет работу вашего графического процессора.
Лучшее решение в этом случае — заменить термопасту самостоятельно. Вы можете купить термопасту у продавцов компьютерных комплектующих.
Неисправности в других компонентах видеокарты и припое
Помимо чипа видеокарты, она включает в себя десятки других электронных компонентов, таких как конденсаторы, резисторы, микросхемы памяти и многое другое. Любой из них потенциально может выйти из строя из-за интенсивного использования или воздействия слишком большого количества тепла. У некоторых больше шансов потерпеть неудачу, чем у других.
В частности, конденсаторы со временем выходят из строя. Они чувствительны к частым перепадам температуры, а некоторые из них имеют дефекты при производстве. Если вы имеете опыт в пайке, вы можете попробовать заменить неисправные конденсаторы видеокарты, на аналогичные.
Кроме того, припой, соединяющий микросхемы и компоненты с печатной платой видеокарты, со временем может стареть и трескаться из-за частых температурных изменений, грубого физического обращения, неправильного хранения или перегрева. Поэтому, интенсивное использование видеокарты может увеличить риск выхода из строя паяного соединения. Ремонт плохо спаянных соединений может быть технически сложным, но он возможен.
Сбои в самом чипе видеокарты
Таким образом, остается вопрос: может ли чип видеокарты со временем изнашиваться при интенсивном использовании? Ответ — да, теоретически, при экстремальных нагрузках. Но вы, скорее всего, увидите отказ других компонентов видеокарты задолго до этого.
Чип графического процессора на вашей видеокарте содержит миллионы или миллиарды транзисторов, выгравированных на кусочке кремния. Транзисторы со временем стареют, что влияет на их производительность. Когда достаточное количество транзисторов будет работать неправильно, чип выйдет из строя.
По данным Semiconductor Engineering, существует несколько основных причин, по которым транзисторы со временем выходят из строя из-за старения (одна из которых — нагрев), и чем меньше размер элемента на кристалле, тем более вероятны ошибки. Эксперты подозревают, что компьютерные чипы, сделанные сегодня, не прослужат так же долго, как чипы, сделанные в 1990-х годах, но прогнозирование точного срока службы все еще остается догадкой, поскольку технология новая.
В настоящее время NVIDIA не публикует оценки MTBF (среднее время наработки на отказ) для своих потребительских видеокарт, но компания публикует их для некоторых своих промышленных и бизнес-графических ускорителей. Например, в техническом описании видео-ускорителя Tesla K20X указано, что среднее время безотказной работы карты (при температуре 35°C) составляет 14,7 лет для «неконтролируемой среды» и 23,8 года для «контролируемой среды». Стоит обратить внимание, что, как правило, промышленное графическое оборудование считается более надежным и лучше выдерживает интенсивное использование, чем потребительское графическое оборудование.
Интересно, что мы можем сравнить это теоретическое число с точными данными, полученными в реальных условиях. Одно из немногих эмпирических исследований продолжительности жизни графических процессоров было проведено в 2020 году. Называлось оно «Срок службы графических процессоров на суперкомпьютере Титан: анализ выживания и надежность», автором которой является Окриджская национальная лаборатория. В документе сообщается о надежности 18 688 карт с графическим процессором Nvidia K20X Kepler, которые использовались в уже вышедшем на пенсию суперкомпьютере Cray XK7 Titan в течение почти 7 лет (2012-2019).
После некоторых первоначальных сбоев из-за проблем с подключением они обнаружили относительно высокую надежность видеокарт XK7 до 2016 года (около 3-4 лет), но потом многие из них начали выходить из строя. Как выяснилось, большинство сбоев в первой партии видеокарт (до замены) происходило из-за неисправного резистора на печатной плате видеокарты, а не из-за самого чипа графического процессора. В целом, авторы исследования обнаружили, что среднее время безотказной работы интенсивно используемых графических карт K20X составляет около 3 лет (а не 14-23 года, как указано в техническом описании Nvidia), при этом видеокарт с самыми горячими ядрами выходят из строя первыми. Они пришли к выводу, что «надежность графического процессора зависит от рассеивания тепла».
Таким образом, высока вероятность того, что если вы будете использовать свою видеокарту так же интенсивно, как в одном из крупнейших в мире суперкомпьютеров (на то время), она будет изнашиваться быстрее, а другие компоненты, такие как вентиляторы и резисторы, могут выйти из строя задолго до того, как выйдет из строя сам чип видеокарты. Но как долго видеокарта будет исправно работать, зависит от факторов, которые нельзя предсказать.
Заключение: тепло — главный враг видеокарты
В конце концов, наиболее важным фактором, определяющим, как долго прослужит видеокарта, является то, насколько она горячая. Чем горячее карта, тем быстрее деградируют все ее компоненты. Кроме того, чем горячее видеокарта, тем больше она снижает производительность, чтобы предотвратить термическое повреждение её компонентов. Хорошее охлаждение продлевает срок службы вашей видеокарты и повышает ее производительность.
Так что независимо от того, занимаетесь ли вы криптовалютой или играми, если ваша видеокарта поддерживается достаточно прохладной с чистыми работающими вентиляторами и эффективной термопастой, у вас, вероятно, будет высокопроизводительная карта, которая, если вам повезет, может долго прослужить верой и правдой, пока не устареет.
Если вы планируете купить подержанную видеокарту, вам обязательно следует принять во внимание её историю, в том числе то, как её владелец обращался и использовал её. Интенсивно используемые видеокарты, находящиеся в исправном состоянии, скорее всего, будут работать нормально в краткосрочной перспективе, но более склонны к сбоям в долгосрочной перспективе. Точно указать срок службы видеокарты невозможно, но интенсивное использование определенно изнашивает её быстрее.
