GPU-Overheating
Ganze
Serien von Notebooks weisen unmittelbar nach der Garantiezeit einen Totalschaden
auf - und das von verschiedenen namhaften Premium-Herstellern. Die Diagnose ist
auffällig oft immer wieder die gleiche: "Overheating", also "Prozessor-Durchbrenning
zum Schading des Kunding". Ist das nun ein merkwürdiger Zufall oder ein "gutes
timing" für einen geplanten Hardware-Totalschaden ?
Als
privates Schreibgerät, zur wissenschaftlichen Datenerfassung, für Journalisten
und rasende Reporter ist das Notebook ein Arbeitswerkzeug, das nicht nur für
das zuverlässige Aufbewahren von Bilderserien zu sorgen hat, auch die schnelle
Korrespondenz muß jederzeit möglich sein. Wir wollten nun so einen massenhaften
"Einzelfall" mal unter die Lupe nehmen, um der investigativen Berichterstattung
der zahlreichen Fachmaganzine etwas behilflich zu sein. Ganz
tolle Erklärungen, Ratschläge und Kaufempfehlungen sind überflutender
Hauptbesatndteil der "Informationsqualität" im Internepp. Sie reichen
von "Staub im Kühlsystem" über "Spyware und Viren"
... bis zur fehlerhaften Batterie. An einem kann es scheinbar auf keinen Fall
liegen: am Kühlsystem. Und sensatonell technologische Kaufangebote gibt es
auch: Ein speziell entwickelter "Aerosol Air Duster" (ein Luftdruck-Sprühfläschchen,
wahrscheinlich von der NASA entwickelt nur für intellektuelle Luftpumpen),
ein innovativer "Three Fan Cooling Pad with four usb", ein "vacuum
cleaner" oder der "Spyware-Protector" gegen Overheating ... einfach
mal googeln und sich an der Vielfalt der zoologischen Natur erfreuen.
Merkwürdige Symptome
Plötzliches
Ausschalten des Gerätes schon nach kurzer Betriebszeit. Unerwartete Störungen
der Bilddarstellung mit Streifen- und Blockmustern, nicht nur bei grafisch anspruchsvoller
Belastung. Manchmal reicht nur ein einziger Hitzestau, um das Notebook dauerhaft
außer Betrieb zu setzen. Beim nächsten Startversuch bleibt der Monitor
schwarz und nur die Kontroll-LEDs signalisieren einen Hadwarekonflikt durch kurzes
Aufblinken. Spätestens
nach mehrmaligen Störungen dieser Art, läßt sich das Notebook
nicht wieder einschalten oder es erscheinen BIOS-Meldungen, die auf den fehlerhaften
Systemstart hinweisen. Im Extremfall verhindert das BIOS den Start des Betriebssystemes
und blockiert schon beim Booten.
Perspektive
einer Diagnose Durch
kurzzeitigen Hitzestau fallen Prozessor (CPU) oder Graphic-Processor (GPU) aus
und das BIOS schaltet zum Schutz der Hardware das Geräte ab. Die Temperaturen
können auf wenigen Quadrat-Millimetern innerhalb von 2 bis 3 Sekunden auf
über 240°C steigen und der Hardwareschutz reagiert dann zu träge,
um rechtzeitig seine schützende Aufgabe sicher erfüllen zu können.
Bei diesen hohen Temperatur können die Lötpunkte abschmelzen, die den
Chip mit der Platine verbinden. Das flüssige und elektrisch leitende Lot
kann nun frei fließend einen Kurzschluß und damit einen Totalschaden
auf dem Mainboard verursachen. Thermisch-mechanische Verspannungen provozieren
zudem eine Unterbrechung der Leiterbahnen auf dem Mainboard. Hersteller, wie Dell,
Sony, Acer und andere wollen wir an dieser Stelle nicht benennen, denn es gibt
verschiedene Manufakturen und mehrere Notebookserien mit exakt dem gleichen Problem. Die
Ursachen im Detail Wieder
nur der viel zitierte Einzelfall ? Wenn man ausnahmsweise hinter das elegante
Hochglanz-Design schaut, also das Gerät zerlegt in seine Baugruppen, dann
lassen sich konkrete Ursachen finden. Auf eine detailierte Montageanleitung verzichten
wir, weil die von der Bauart des jeweiligen Notebook-Types abhängt. Wir empfehlen
dem klassischen Hobbybastler und besonders dem trendigen "facebook primaten"
mit iPhone-Implantat ausdrücklich NICHT so eine Operation durchzuführen.
Nicht nur weil er sich schon mit dem Netzkabel versehendlich strangulieren könnte,
sondern weil da ganz böse Strombauteile drin sein sollen.
Entfernen wir das
Gehäuse, das Display und die Tastatur, dann sieht man das Mainborad bei unserem
"Einzelfall" nur von der Rückseite. (Wir hatten vier solcher Einzelfälle
fast zur gleichen Zeit beim gleichen Notebook-Typ - ganz schön klever gleich
vier von den Dingern zu kaufen - da hat wahrscheinlich wieder der "klevere
Sparfuchs" zugeschlagen). Das Mainborad sieht ordentlich aus und Spuren von
Kurzschluß- Beschädigung oder Überhitzung sind auf dieser Seite
nicht erkennbar. Auch der Ventilator ist sauber, frei beweglich und betriebsfähig.
Dreht
man das Mainboard um, ist ebenfalls keine Beschädigung zu sehen. Auffällig
ist jedoch die kleine Heatpipe (ein leichtgewichtiges Kupferbauteil). Die erscheint
in Anbetracht der starken Wärmeerzeugung von aktuellen Graphic-Prozessoren
"etwas" unterdimensioniert, denn sie muß den Prozessor und die
GPU gleichzeitig kühlen.
Sehen
wir uns nun die Heatpipe an: Auf dem Wärmeleitweg liegt die GPU hinter dem
Prozesser. Sie erhitzt also den Prozesser zusätzlich und ist am weitesten
von den wäremeabführenden Lamellen entfernt. Bereits die unterdimensionierte
Heatpipe könnte Probleme bei der Wärmeabführung verursachen. Die
"solide wirkende" Heatpipe erweist sich als billige und extrem dünnwandige
Kupferröhre, nicht aus Kupfer-Vollmaterial. Wir haben mal eine geöffnet
und sie ist nur mit hitzebeständiger Flüssigkeit befüllt, wahrscheinlich
mit einem Paraffin-Öl - aber sie täuscht solides Kupfer-Material vor.
Aus dieser dümmlichen "Konstruktion" ist zwar noch keine böse Absicht
abzuleiten, obwohl bei einem Premium-Hersteller dieser Marktgewichtung hier schon
berechtigte Zweifel aufkommen.
Das
Mainboard läßt hingegen ein kompaktes Layout und gut sortierte Baugruppen
erkennen. Im Gegensatz zu dieser professionellen Elektronik-Komponente ist jedenfalls
das Kühlsystem von anderen "Experten" konstruiert worden. An dieser
Stelle schon eindeutig erkennbar: Das Kühlsystem ist zu klein dimensioniert
und der Wärmeleitweg ist unvorteilhaft.
Was
sonst noch bei der Suche nach der Ursache auffällt: Die CPU sitzt auf einem
Sockel, wie es sein sollte. Der Graphic-Prozessor aber ist ein BGA-Bauteil, das
direkt auf das Mainboard aufgelötet wird. Die BGA-Kontaktierung zum Mainboard
entsteht durch kleinste Lötperlen auf einem Kontaktraster - sehr empfindlich,
besonders bei Hitzestau. Eine moderne und leistungsstarke GPU kann ungekühlt
in ein paar Sekunden die 240°C Grenze erreichen und bei diesen Temepraturen
wird bekanntlich das Kontaktlot flüssig. Die BGA-Bauweise ist zwar preiswerter,
aber ohne einen Sockel stellt diese Technik bei zu schwacher Kühlung eine
Gefahr nicht nur für die GPU, sondern auch für das Mainboard dar.
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weiter ... ]
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