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Les GPU s'usent-ils suite à une utilisation intensive ?

Mar 9, 2022

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Si vous prévoyez de faire des jeux intensifs, du calcul GPU, du rendu graphique, Folding@home ou de l'extraction de chiffrement sur votre carte graphique, vous craignez peut-être que votre GPU ne s'use à cause d'une utilisation intensive. Mais le fera-t-il ? Nous allons enquêter.

Oui, mais c'est compliqué

La plupart des informations sur la durée de vie des cartes graphiques vous& #8217;ll trouver en ligne est anecdotique, avec des chiffres qui peuvent varier considérablement selon la personne à qui vous demandez. Avec des centaines de modèles de cartes graphiques différents sortis au cours de la dernière décennie, il est difficile de résumer les données sur des cartes aussi différentes en de simples généralisations.

Jusqu'à présent, nous savons ceci : selon un rapport de 2020 d'un détaillant allemand, les cartes graphiques les plus récentes ont un taux d'échec d'environ 2 à 5 % (mesuré en retours au détaillant) dans l'ensemble. Et en 2021, Nvidia fournissait toujours des mises à jour de pilotes pour les cartes qui avaient environ 9 à 10 ans (comme la série GTX 600), vous pouvez donc vous attendre à une décennie d'utilisation d'une carte GPU bien traitée, bien que celles-ci pourraient être des valeurs aberrantes, comme nous le verrons plus loin.

Indépendamment des chiffres, il y a une physique difficile à l'œuvre. Les matériaux et composants entrant dans la composition des cartes GPU ne sont pas magiques : plus vous les utilisez, plus les pièces se dégradent rapidement, et plus elles risquent de tomber complètement en panne. Une utilisation intensive affecte donc la durée de vie.

Que vous voyiez ou non une panne de votre carte GPU dépend de variables très différentes, y compris l'intensité exacte de l'utilisation du GPU, la nature et le degré des variations de température dans les circuits, le nombre de fois que la carte a été allumée et et la propreté de l'environnement d'exploitation.

Parce qu'une carte GPU est un appareil complexe avec de nombreuses pièces, chacune peut tomber en panne ou se dégrader de différentes manières. Nous allons passer en revue plusieurs parties principales d'une carte GPU et examiner comment elles peuvent s'user suite à une utilisation intensive au fil du temps.

Premier à utiliser : ventilateurs de refroidissement

De toutes les parties d'une carte graphique susceptibles de tomber en panne en premier, nous devons pointent vers les ventilateurs de refroidissement (ou ventilateur), qui sont des pièces mobiles physiques. Les ventilateurs maintiennent votre GPU au frais en éloignant l'air chaud de la puce du GPU (avec un dissipateur de chaleur) afin qu'il puisse continuer à fonctionner.

Pourquoi la chaleur est-elle mauvaise ? Avec suffisamment de chaleur, les transistors ne fonctionnent pas correctement, ce qui signifie que la carte GPU ne fonctionnera pas. Avec encore plus de chaleur, les transistors des puces de la carte peuvent être endommagés de façon permanente.

Au fil du temps, les ventilateurs de refroidissement se bouchent souvent avec de la poussière, ce qui réduit leur capacité à déplacer l'air efficacement. Ou les ventilateurs peuvent échouer complètement si un lubrifiant interne tombe en panne. L'un ou l'autre scénario augmentera la température du GPU.

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Chaque GPU se protège contre la surchauffe en utilisant la limitation thermique, qui ralentit le fonctionnement du GPU pour abaisser la température de fonctionnement. Cela limite considérablement les performances. Donc, si vous avez un GPU qui est soudainement plus bruyant que d'habitude (le ventilateur tourne plus vite) ou qui fonctionne moins bien, nettoyez soigneusement les ventilateurs de refroidissement et le dissipateur de chaleur de votre GPU avec de l'air comprimé.

Si un ventilateur de refroidissement GPU est complètement tombé en panne, vous pouvez généralement le remplacer si vous pouvez trouver un ventilateur équivalent auprès d'un fournisseur de pièces d'ordinateur.

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Un autre suspect : un composé thermique défectueux

Entre chaque dissipateur thermique et la puce GPU, il y a un couche de matériau conducteur thermique, comme un tampon de mastic ou de pâte qui aide à transférer la chaleur de la puce GPU vers le dissipateur thermique.

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Avec le temps, la pâte thermique peut se fissurer ou perdre de sa puissance. Lorsque cela se produit, le dissipateur de chaleur ne refroidit pas aussi efficacement et la température du GPU augmente. Comme nous l'avons vu dans la section sur les ventilateurs ci-dessus, les températures élevées du GPU entraînent une limitation thermique, ce qui ralentira votre GPU.

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Échecs dans d'autres composants, soudure

Outre la puce GPU, une carte graphique comprendra des dizaines d'autres composants électroniques tels que des condensateurs, des résistances, des puces mémoire, etc. N'importe lequel de ceux-ci pourrait potentiellement échouer en cas d'utilisation intensive ou d'exposition à trop de chaleur. Certains sont plus susceptibles d'échouer que d'autres.

Les condensateurs en particulier sont susceptibles de tomber en panne avec le temps. Ils sont sensibles aux changements de température fréquents et certains sont défectueux lors de leur première production. Si vous êtes assez habile pour résoudre les problèmes de condensateur, vous pouvez éventuellement remplacer les mauvais condensateurs sur une carte GPU si vous pouvez trouver des pièces de rechange équivalentes.

De plus, la soudure qui lie les puces et les composants à la carte de circuit imprimé de votre carte GPU peut vieillir et se fissurer avec le temps en raison de changements de température fréquents, d'une manipulation physique brutale, d'un stockage inapproprié ou d'une surchauffe. Alors oui, une utilisation intensive du GPU pourrait augmenter les risques de défaillance des joints de soudure. Réparer les mauvais joints de soudure peut être techniquement difficile, mais ce n'est pas impossible.

Échecs dans la puce GPU elle-même

La question demeure donc : une puce GPU peut-elle éventuellement s'user suite à une utilisation intensive ? La réponse est oui, théoriquement, dans des circonstances extrêmes. Mais vous verrez probablement la défaillance d'un autre composant sur la carte graphique bien avant ce moment.

La puce GPU de votre carte graphique contient des millions ou des milliards de transistors, gravés dans un morceau de silicium. Les transistors vieillissent avec le temps, affectant leurs performances. Quand suffisamment de transistors se comportent mal, la puce tombera en panne.

Selon Semiconductor Engineering, il existe plusieurs raisons majeures pour lesquelles les transistors fonctionnent mal au fil du temps à cause du vieillissement (dont l'une est la chaleur), et les erreurs sont d'autant plus probables que la taille de la fonctionnalité sur la puce est petite. Les experts soupçonnent que les puces informatiques fabriquées aujourd'hui ne dureront pas aussi longtemps que les puces fabriquées dans les années 1990, mais prédire une durée de vie exacte est encore une conjecture puisque la technologie est si nouvelle.

Actuellement, NVIDIA ne publie pas d'estimations du MTBF (temps moyen entre pannes) pour ses cartes graphiques grand public, mais la société les publie pour certains de ses accélérateurs graphiques industriels et commerciaux. Par exemple, la fiche technique de l'accélérateur GPU Tesla K20X indique que le MTBF de la carte (à une température de 35 C/95 F) est de 14,7 ans pour un “environnement non contrôlé” ; et 23,8 ans pour un « environnement contrôlé ». (Notez que, généralement, le matériel graphique industriel devrait être plus robuste et mieux résister à une utilisation intensive que le matériel graphique grand public.)

Fait intéressant, nous pouvons comparer ce nombre théorique avec des données concrètes provenant du terrain. L'une des rares études empiriques sur la durée de vie du GPU provient d'un article de 2020 intitulé «GPU Lifetimes on Titan Supercomputer: Survival Analysis and Reliability»; rédigé par Oak Ridge National Labs. L'article rend compte de la fiabilité des 18 688 cartes GPU Nvidia K20X Kepler utilisées dans le supercalculateur Cray XK7 Titan désormais à la retraite sur une période de près de 7 ans (2012-2019).

Après quelques ratés initiaux dus à des problèmes de connexion, ils ont trouvé une fiabilité relativement élevée avec les cartes graphiques du XK7 jusqu'en 2016 (environ 3-4 ans), lorsque beaucoup ont commencé à tomber en panne. Mais devinez quoi ? Ils ont retracé la plupart des défaillances du premier lot de cartes (avant le remplacement) à une résistance défectueuse sur le circuit imprimé de la carte graphique, et non à la puce GPU elle-même. Dans l'ensemble, les auteurs de l'étude ont trouvé que le MTBF moyen des cartes GPU très utilisées du K20X était d'environ 3 ans (et non de 14 à 23 ans, comme indiqué dans la fiche technique de Nvidia), avec quelques des cartes les plus chaudes du noyau défaillant en premier. Ils ont conclu : “La fiabilité du processeur graphique dépend de la dissipation de la chaleur”.

Il y a donc de fortes chances que si vous utilisez votre carte graphique aussi intensément que l'un des plus grands supercalculateurs du monde (à l'époque), elle s'usera plus rapidement et que d'autres composants tels que les ventilateurs et les résistances tomberont en panne bien avant. la puce GPU elle-même. La durée exacte que vous obtiendrez dépend de facteurs que nous ne pouvons pas prédire.

En fin de compte, la chaleur est l'ennemi

En fin de compte, d'après toutes les sources que nous avons lues, le facteur décisif le plus important pour la durée de vie d'une carte GPU est sa température de fonctionnement. Plus la carte est chaude, plus tous ses composants se dégradent rapidement. De plus, plus la carte est chaude, plus ses performances diminuent pour éviter une panne catastrophique. Un bon refroidissement prolonge la durée de vie de votre carte et augmente ses performances.

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Ainsi, que vous miniez de la cryptographie ou que vous jouiez, si vous gardez votre carte GPU raisonnablement froide avec des ventilateurs propres et fonctionnels et une pâte thermique efficace, vous aurez probablement une haute performance carte qui, si vous êtes chanceux, pourrait durer jusqu'à ce qu'elle devienne obsolète et que vous la mettiez à niveau.

Si vous envisagez d'acheter un GPU d'occasion, vous devez absolument prendre en compte son historique, y compris la façon dont son propriétaire l'a traité et utilisé. Les cartes les plus utilisées (qui fonctionnent maintenant) fonctionneront probablement bien à court terme, mais sont plus sujettes à l'échec à long terme. Nous ne pouvons pas chiffrer exactement la durée de vie d'une carte, mais une utilisation intensive use définitivement les cartes graphiques plus rapidement.

Bonne chance !

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