Die Junction-Temperatur (Tjunction)
Welche Temperaturen verträgt überhaupt das Silizium auf einem Chip? Hier gelten die allgemeinen Zusammenhänge für Halbleiter-Bauelemente. Als Faustregel gilt: Ab 150°C stirbt jeder Chip den Hitzetod. Diese Angabe heißt Junction-Temperatur (Tjunction). Sie sollte auf keinen Fall mit den Temperaturen am Chipgehäuse oder am Kühlkörper verwechselt werden. Wenn 150°C am Gehäuse gemessen werden, ist der Silizium im Inneren viel heißer und schon längst über den Jordan.
Alle Hersteller spezifizieren die Junction-Temperatur weit unter den theoretisch möglichen. Ein Beispiel: Bei Pentium-III-Prozessoren liegt diese je nach Taktfrequenz zwischen 75 und 85°C. Erst dann kann man garantieren, dass die CPU stabil läuft. Warum ist dies notwendig? Auf jeder Siliziumfläche (Die) entsteht eine ungleichmäßige Hitzeverteilung. Einige Bereiche können sich schneller erwärmen als andere.
Schutzfunktion: Die Thermal Diode
Intel baut in seinen CPUs einen intelligenten Schutzmechanismus ein: Ein Hitzesensor, die Thermal Diode, ist im Silizium-Chip integriert und wacht über die Temperatur. Ist ein Kühlkörper verkantet montiert oder fällt der Lüfter aus, kann es schnell zur Überhitzung kommen. Sobald die Junction-Temperatur unvorhergesehen auf 135 °C ansteigt, hört der Pentium-III-Prozessor mit der Ausführung sämtlicher Instruktionen auf. Dem Rechner wird dies mit dem Signal THERMTRIP# (Thermal Trip) angezeigt. Der Prozessor bleibt im Ruhezustand, bis ein Neustart oder die Reset-Taste das Signal RESET# abschicken.