CPU能用多久？会不会因为老化而变慢？

姓名：石小帆

学号：17021210937

转载自：

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（有少量删减）

【嵌牛导读】：电脑和手机用久了，都会越来越慢。“电脑老旧了。”大家都是这样认为的。就像人一出生就无可避免的滑向命运的终点，儿时的玩具会随着我们长大而变旧和破损，CPU作为手机和电脑的心脏和大脑，会不会随着我们使用而越来越慢，进而完全停止工作呢？

【嵌牛鼻子】：CPU运行速度，浴缸曲线模型，失效率

【嵌牛提问】：相信很多人都有如导读中提出的问题，那么，真的是这样吗？

【嵌牛正文】：

我们先来看看CPU的寿命是如何决定的。

浴缸曲线模型（Bathtub Curve Model）

和大多数半导体设备一样，CPU的可靠性我们可以通过失效率来衡量。如果我们以时间为x轴，y轴为失效率。CPU的失效率曲线如下：

CPU能用多久？会不会因为老化而变慢？

失效率曲线

蓝色的曲线叫做早期失效期(Infant Mortality)，表明CPU在开始使用时,失效率很高,但随着产品工作时间的增加,失效率迅速降低。它的原因是由于制造和原材料带来的缺陷。

红色的直线叫做随机失效期(Random Failures)，它是质量缺陷、材料弱点、环境和使用不当等因素引起的。它是个常数，它在CPU整个生命周期是个常数。

绿色曲线是耗损失效期(Wear-out)，它在前期极低，后期开始错误后极具提高。是老化失效的原因。

综合上面三种曲线，综合失效率是紫色曲线，它呈现两头高，中间低的特征，形状像个浴缸，我们把它叫做浴缸曲线（Bathtub）模型。CPU在生命周期中的这种特点，表现在开始时故障率很高，如果没有问题，则可以稳定工作很久，到最后开始老化失效，故障率急剧升高。

Burn-in

许多人看到这里都会大吃一惊：“什么，CPU早期失效率这么高？是不是我刚买的CPU马上就要坏了?”CPU制造厂商并不希望大规模的退货发生，毕竟所有CPU至少都有3年的质保期。CPU厂商会封测期间，把CPU放入高温的环境下洗个澡（heat soaking），并加上高压。这样几个小时就相当于过了好几周。在把CPU拿出来测试，不好的淘汰掉，好的就可以进入浴缸曲线的底部稳定期，才能出货。这个工序叫做老化（Burn-in）。如图：

CPU能用多久？会不会因为老化而变慢？

这样挑选后CPU直接跳过早期失效期，进入了稳定期。大家的CPU才会有3年质保。

3年之后呢，CPU会降速吗？

就像超市里的牛奶写的保质期3天，实际上5天之后大多数牛奶还是可以喝的一样。3年质保只是最小值，实际上大部分CPU用上7年以上都是没有问题的。那么多年后进入耗损失效期(Wear-out)后CPU会怎么样呢？首先，CPU的速度是恒定的，都是一个基频乘以一个比例(Ratio)出来的。基频现在Intel CPU一般是100MHz，我们用的3G CPU，Ratio就是30，下来刚好3GHz。而基频和Ratio在整个生命期是不变的，从而CPU运算速度是不变的。Wear out的后果是出错而不是降频，而很多种出错都会被CPU的错误检测发现并报告或者纠正，详情请参阅本专栏的另一篇文章计算机硬件出错了会发生什么？，如果发现出错，就是CPU开始进入失效期，以后错误会越来越多。

CPU为什么会失效？

实际上CPU失效的原因有好几个，我们今后会专门撰文介绍。它们的统一特点就是高温高电压会加速失效。如图：

CPU能用多久？会不会因为老化而变慢？

失效与电压的关系（来源anandtech）

粉色的曲线是高温曲线，黄色是正常温度，而蓝色则是配备了好的散热系统。可以看出高温和高电压严重影响了CPU的失效率。这也是为什么超频后不再享受质保的原因。

结论

CPU使用长了并不会降频，如果我们把电脑和手机变慢的罪魁祸首归咎于CPU，那真是错怪它了。那么为什么电脑手机会越用越慢呢？原因很多，软件原因是安装软件越来越多等等；硬件原因也许就是风扇脏了，转速慢了，造成温度过高而降频（CPU风扇停转后会发生什么？CPU凭什么烧不坏）;或者SSD的空间满了/没有启动Trim（杂说闪存番外：手机为什么越用越卡和闪存写放大）造成速度极大降低等等。

最后强调一下CPU的Wear-out是随着使用时间进行的。如果你把电脑放上几年不动，CPU并不会老化，反倒是SSD的内容丢失了。