Nous avons tendance à penser que les dispositifs à semi-conducteurs tels que les CPU et les SSD sont immuables, comme s’ils allaient fonctionner éternellement. En réalité, les CPU sont sujets à l’usure grâce à ce que l’on appelle l’électromigration au niveau atomique.
L’électromigration : C’est atomique !
Une unité centrale de traitement fonctionne grâce au flux d’électricité qui traverse des composants électroniques microscopiques fabriqués à partir de matériaux semi-conducteurs. Lorsque l’électricité circule dans les circuits de l’unité centrale, de la chaleur est générée. Si le courant génère suffisamment de chaleur, cela aura pour effet de déplacer des atomes de métal d’une partie du circuit vers une autre partie du circuit, plus loin dans la chaîne.
Si cela se produit suffisamment longtemps, le circuit peut tomber en panne. Les UC actuelles ne sont pas très tolérantes aux pannes, de sorte qu’un seul transistor défectueux sur les milliards que compte l’UC pourrait rendre celle-ci inutilisable s’il s’agissait d’une unité critique sans redondance. L’électromigration se produit également en parallèle sur l’ensemble de l’unité centrale, de sorte que, tôt ou tard, le pronostic peut s’aggraver en cas d’électromigration incontrôlée.
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Les deux types de défaillances dues à l’électromigration
L’électromigration peut interrompre un circuit de deux façons. La première consiste à créer un vide dans la ligne du circuit. Lorsque des atomes de métal sont déplacés d’un point du circuit et déposés ailleurs sur la ligne, le processus peut atteindre un point où il y a un espace ou un « vide » où les électrons ne peuvent plus passer. C’est l’équivalent de couper le cordon d’une lampe : les lumières s’éteignent !
Le deuxième type de défaut causé par l’électromigration est un court-circuit. Cela se produit lorsque la quantité de matériau du fil est tellement importante qu’elle envahit un fil voisin. Les électrons circulent maintenant là où ils ne devraient pas, ce qui est le problème inverse de celui d’un disjoncteur, mais deux fils sont maintenant ruinés.
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L’électromigration n’est pas toujours un problème
Le problème de l’électromigration dans les processeurs n’est pas vraiment qu’elle se produise, car elle est toujours présente, dans une certaine mesure, en tant que partie normale du flux de courant dans un circuit. Si l’électromigration est répartie de manière à ce que des dépôts de matériaux soient déposés là où un autre matériau a été enlevé, le processus est durable et représente la durée de vie normale du circuit intégré.
Lorsque vous entendez des discussions sur la façon dont l’électromigration peut détruire un processeur, il s’agit d’un type d’électromigration causé par des fluctuations importantes du courant et de la température, et non d’un circuit en fonctionnement stable.
Faut-il s’inquiéter de l’électromigration ?
Les adeptes de l’overclocking ou des ordinateurs silencieux s’inquiètent depuis longtemps de la façon dont les températures plus élevées auxquelles ils utilisent leurs processeurs peuvent entraîner une mort prématurée. S’il est vrai que l’overclocking d’un processeur au-delà de ses spécifications d’usine raccourcit sa durée de vie, le contexte importe. Dans les deux cas, la durée de vie moyenne du processeur peut être si longue que cela ne fait aucune différence dans la pratique.
Les fabricants de processeurs tiennent compte de l’électromigration lorsqu’ils conçoivent leurs produits. Si un processeur est utilisé à sa température nominale maximale et dans la plage de tension approuvée, il devrait atteindre sa durée de vie nominale prévue.
Les processeurs modernes sont également très avancés dans le contrôle de leurs températures et de leurs performances. Ils peuvent se protéger des dégradations liées à la chaleur même si l’opérateur de l’ordinateur n’est pas particulièrement attentif. En général, vous constaterez simplement un étranglement thermique ou, au pire, un arrêt du système pour protéger le CPU.
En résumé, si l’électromigration est un phénomène réel qui peut casser un processeur, il ne faut pas s’en inquiéter, sauf si vous faites fonctionner votre processeur au-delà de sa limite nominale, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans jamais lever le pied.