Τοπικά Hotspots στις RTX 5000: Όταν ο Σχεδιασμός PCB και Ψύξης Δεν Συνεργάζονται

Οι κάρτες γραφικών της σειράς GeForce RTX 5000, περιλαμβανομένων των RTX 5080, 5070 και 5060 Ti, ενδέχεται να υποφέρουν από τοπικές υπερθερμάνσεις (hotspots) στο πίσω μέρος της πλακέτας, εξαιτίας ενός προβληματικού συνδυασμού ηλεκτρικού σχεδιασμού (board layout) και μηχανικού σχεδιασμού του συστήματος ψύξης. Τα ευρήματα προέρχονται από ανεξάρτητες μετρήσεις και θερμογραφίες του Igor Wallossek και της ομάδας του στο Igor’sLAB.

Προέλευση των θερμικών hotspots

Τα hotspots δεν σχετίζονται με την ψύξη του ίδιου του GPU die, αλλά εντοπίζονται στην περιοχή των VRMs και άλλων κυκλωμάτων τροφοδοσίας στο πίσω μέρος του PCB, δηλαδή σε περιοχές όπου δεν υπάρχει επαρκής θερμική επικοινωνία με το σύστημα απομάκρυνσης θερμότητας. Οι επιμέρους θερμικά επιφορτισμένες περιοχές περιλαμβάνουν:

• Πολυστρωματικά vias με υψηλή ροή ρεύματος

• Επιφανειακά εξαρτήματα με μεγάλο ρεύμα/πυκνότητα ισχύος

• Περιοχές υψηλών απωλειών σε MOSFETs και πηνία

Συχνά, ο σχεδιασμός του ψύκτη (heatsink) και των thermal pads δεν επεκτείνεται έως αυτά τα σημεία, αφήνοντάς τα εκτεθειμένα σε θερμικά φορτία.

Το πρόβλημα στον συντονισμό σχεδιασμού

Όπως διαπιστώνει το Igor’sLAB, οι ομάδες σχεδίασης των PCBs και αυτές των συστημάτων ψύξης λειτουργούν συνήθως ανεξάρτητα, με αποτέλεσμα η θερμική συμπεριφορά του υποσυστήματος ισχύος στο πίσω μέρος της κάρτας να παραβλέπεται ή να υποεκτιμάται. Έτσι, σημαντικά θερμικά φορτία παραμένουν μη ψυχόμενα, οδηγώντας σε:

• Θερμοκρασίες >90°C τοπικά στην πίσω πλευρά

• Μειωμένη διάρκεια ζωής ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

• Αθροιστική θερμική καταπόνηση που ενδέχεται να οδηγήσει σε αποκολλήσεις solder balls (BGA)

Δοκιμασμένη λύση: προσθήκη θερμικών pads

Η ομάδα του Igor’sLAB εφάρμοσε θερμικά pads υψηλής αγωγιμότητας σε συγκεκριμένα σημεία της πίσω πλευράς του PCB, αυξάνοντας την επαφή με την πίσω πλάκα (backplate). Αυτό επέφερε μείωση θερμοκρασίας της τάξης των 10–15°C σε πλήρες φορτίο, χωρίς να επηρεάζεται η απόδοση ή το επίπεδο θορύβου.

Εν Κατακλείδι

Το πρόβλημα των τοπικών hotspots στις RTX 5000 δεν αφορά απαραίτητα ολόκληρη τη σειρά, αλλά παρατηρείται σε αρκετές custom υλοποιήσεις, κυρίως όπου ο κατασκευαστής έχει επιλέξει ανεπαρκή θερμική κάλυψη στο πίσω μέρος ή εστιάζει μόνο στο GPU die. Η προσθήκη θερμικών pads σε κρίσιμα σημεία είναι ένα απλό αλλά αποτελεσματικό workaround, που μπορεί να εφαρμοστεί από έμπειρους χρήστες.

Οι κατασκευαστές καλούνται να αντιμετωπίσουν τη θερμική συμπεριφορά του PCB ως ολιστικό πρόβλημα μηχανικής, συντονίζοντας στενά τις ομάδες power delivery και μηχανικού σχεδιασμού. Αν κάτι προκύπτει ξεκάθαρα από αυτήν την ανάλυση, είναι ότι η θερμική ευστάθεια μιας GPU κάρτας δεν κρίνεται μόνο από το heatsink, αλλά και από την αόρατη θερμική διαδρομή μέσα στο PCB.