Изнашиваются ли графические процессоры при интенсивном использовании?

Если вы планируете заняться тяжёлыми для видеокарт играми, вычислениями на графическом процессоре, рендерингом графики или крипто-майнингом на своей видеокарте, то вас может беспокоить вопрос, изнашивается от интенсивного использования видеокарта? В этой статье мы рассмотрим все аспекты и последствия интенсивного использования для видеокарты.

Да, изнашивается, но нужно понимать во внимание нюансы

Большая часть информации о сроке службы видеокарт, которую вы найдёте в Интернете, носит субъективный характер, а цифры могут сильно различаться в зависимости от того, кого вы спрашиваете. С сотнями различных моделей видеокарт, выпущенных за последнее десятилетие, трудно свести данные о таких совершенно разных картах к простым обобщениям.

На данный момент мы знаем следующее: согласно отчёту немецкого ритейлера за 2020 год, самые последние видеокарты имеют в целом около 2-5% отказов (измеряемых в возврате розничному продавцу). А в 2021 году Nvidia по-прежнему выпускала обновления драйверов для карт, которым было около 9-10 лет (например, серия GTX 600), так что вы можете ожидать десятилетие использования карты GPU о которой нормально заботились, хотя это могут быть удачные исключения, как мы увидим дальше.

Независимо от цифр, в работе есть жёсткая физика. Материалы и компоненты, используемые в составе карт GPU, не волшебны: чем больше вы их используете, тем быстрее они изнашиваются и тем выше вероятность полного отказа. Так что интенсивное использование влияет на продолжительность жизни.

Как вы увидите, крипто-майнинг сократит срок службы видеокарты.

Сломается ли конкретно ваша видеокарта, зависит от совершенно разных переменных, в том числе от того, насколько интенсивно использовался графический процессор, характер и степень колебаний температуры в схеме, сколько раз карта была включена и выключена, и насколько чисто рабочее окружение.

Поскольку карта графического процессора представляет собой сложное устройство, состоящее из множества частей, каждая из них может выйти из строя или ухудшиться по-разному. Мы рассмотрим несколько основных частей карты GPU и рассмотрим, как они могут изнашиваться при интенсивном использовании с течением времени.

Смотрите также: 

• На что надо обратить внимание при покупке подержанной видеокарты
• Безопасно ли покупать видеокарты после майнинга

Первым делом: вентиляторы охлаждения

Из всех частей видеокарты, которые могут выйти из строя в первую очередь, мы должны указать на охлаждающие вентиляторы (или вентилятор), которые являются физическими движущимися частями. Вентиляторы охлаждают ваш графический процессор, отводя горячий воздух от чипа графического процессора (с радиатором), чтобы он мог продолжать работать.

Почему жара вредна? При достаточном нагреве транзисторы не работают должным образом, что означает, что карта графического процессора не будет работать. При ещё большем нагреве транзисторы в микросхемах карты могут быть безвозвратно повреждены.

Со временем охлаждающие вентиляторы часто забиваются пылью, что снижает их способность эффективно перемещать воздух. Или вентиляторы могут полностью выйти из строя, если внутренняя смазка кончится. Любой сценарий повысит температуру графического процессора.

Каждый графический процессор защищает себя от перегрева с помощью thermal throttling, которое замедляет работу графического процессора для снижения рабочей температуры. Это сильно ограничивает производительность. Поэтому, если у вас есть графический процессор, который внезапно стал шумнее обычного (вентилятор вращается быстрее) или работает хуже, тщательно очистите охлаждающие вентиляторы и радиатор вашего графического процессора сжатым воздухом.

Если вентилятор охлаждения графического процессора полностью вышел из строя, вы обычно можете заменить его, если найдёте эквивалентный вентилятор у поставщика компьютерных комплектующих.

Ещё один подозреваемый: термопаста

Между каждым радиатором и чипом графического процессора находится слой теплопроводного материала, например прокладка из замазки или пасты, которая помогает передавать тепло от чипа графического процессора к радиатору.

Со временем термопаста может потрескаться или потерять эффективность. Когда это происходит, радиатор охлаждается не так эффективно, и температура графического процессора повышается. Как мы видели в разделе вентиляторов выше, высокие температуры графического процессора 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, припой

Помимо чипа видеокарты, графическая карта будет включать 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 сломаться, чем у других.

В частности, конденсаторы со временем выходят из строя. Они чувствительны к частым перепадам температуры, а некоторые из них имеют дефекты производства. Если вы достаточно сильны в устранении неполадок с конденсаторами, вы потенциально можете заменить неисправные конденсаторы на карте графического процессора, если сможете найти эквивалентные запасные части.

Кроме того, припой, соединяющий микросхемы и компоненты с печатной платой карты графического процессора, со временем может стареть и трескаться из-за частых температурных изменений, грубого физического обращения, неправильного хранения или перегрева. Так что да, интенсивное использование графического процессора может увеличить риск выхода из строя паяного соединения. Ремонт плохих паяных соединений может быть технически сложным, но не невозможным.

Сбои в самом чипе GPU

Таким образом, остаётся вопрос: может ли чип графического процессора со временем изнашиваться при интенсивном использовании? Ответ — да, теоретически, при экстремальных обстоятельствах. Но вы, скорее всего, увидите отказ другого компонента 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 вероятность возникновения ошибок тем выше, чем меньше размер элемента на кристалле. Эксперты подозревают, что компьютерные чипы, сделанные сегодня, не прослужат так же долго, как чипы, сделанные в 1990-х годах, но прогнозирование точного срока службы всё ещё остаётся догадкой, поскольку технология настолько нова, что мы просто не знаем её максимальный срок работоспособности.

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 графических ускорителей для бизнеса. Например, в техническом описании GPU-ускорителя Tesla K20X указано, что среднее время безотказной работы карты (при температуре 35°C/95F) составляет 14,7 года для «неконтролируемой среды» и 23,8 года для «контролируемой среды». (Обратите внимание, что, как правило, промышленное графическое оборудование должно быть более надёжным и лучше выдерживать интенсивное использование, чем потребительское графическое оборудование.)

Интересно, что мы можем сравнить это теоретическое число с достоверными данными, полученными в полевых условиях. Одно из немногих эмпирических исследований продолжительности жизни графических процессоров было проведено благодаря статье 2020 года под названием «Срок службы графических процессоров на суперкомпьютере Титан: анализ выживания и надёжность», подготовленной Национальными лабораториями Ок-Риджа. В документе сообщается о надёжности 18 688 карт графического процессора Nvidia K20X Kepler, которые использовались в уже вышедшем на пенсию суперкомпьютере Cray XK7 Titan в течение почти 7 лет (2012-2019).

Суперкомпьютер Cray XK7 предоставил ценные данные о сроке службы GPU:

После некоторых первоначальных сбоёв из-за проблем с подключением они обнаружили относительно высокую надёжность видеокарт XK7 до 2016 года (около 3-4 лет), когда многие из них начали выходить из строя. Но знаете что? Они отследили большинство сбоев в первой партии карт (до замены) из-за неисправного резистора на печатной плате видеокарты, а не 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 некоторые из самых горячих карт в ядре выходят из строя первыми. Они пришли к выводу, что «надёжность графического процессора зависит от рассеивания тепла».

Таким образом, высока вероятность того, что если вы будете использовать свою видеокарту так же интенсивно, как один из крупнейших в мире суперкомпьютеров (в то время), она будет изнашиваться быстрее, а другие компоненты, такие как вентиляторы и резисторы, выйдут из строя задолго до того, как выйдет из строя сам чип GPU. Какой именно срок службы вы получите, зависит от факторов, которые мы не можем предсказать.

В конце концов, тепло — враг

В конце концов, из всех источников, которые мы читали, наиболее важным фактором, определяющим, как долго будет работать карта GPU, является то, насколько она горячая. Чем горячее карта, тем быстрее деградируют все её компоненты. Кроме того, чем горячее карта, тем больше она снижает производительность, чтобы предотвратить катастрофический сбой. Хорошее охлаждение продлевает срок службы вашей карты и повышает её производительность.

Так что независимо от того, занимаетесь ли вы криптовалютой или играми, если ваша графическая карта поддерживается достаточно прохладной с чистыми работающими вентиляторами и эффективной термопастой, у вас, вероятно, будет высокопроизводительная карта, которая, если вам повезёт, может прослужить до тех пор, пока она не устареет и вы сами не поменяете её на что-то более актуальное.

Если вы планируете купить подержанный графический процессор, вам обязательно следует принять во внимание его историю, в том числе то, как его владелец обращался с ним и использовал его. Более активно используемые карты (которые работают на момент покупки), скорее всего, будут работать нормально в краткосрочной перспективе, но более склонны к сбоям в долгосрочной перспективе. Мы не можем точно указать срок службы карты, но интенсивное использование определённо изнашивает видеокарту быстрее.

Удачи!