适可而止最重要 详解电脑超频的五大害处(4)

　　文/醉千千

超频后果三：信号变差

    前面说过，CPU是信号处理器，主要功能是对数字信号进行处理，其主要工作单元为由晶体管组成的门电路。下图是CMOS集成电路中的一个最基本电路——反相器，其它复杂的CMOS集成电路大多是由反相器单元组合而成。

CMOS反相器

    理论上，CMOS门电路输出的数字信号(也是下一级门电路的输入信号)理想波形的上、下沿都是严格垂直的，从高电平跳变到低电平是突变的，不需要时间。

CMOS门电路理想输出波形

    但是，实际上任何实物集成电路最终的性能都不可能完全达到理论指标。CMOS门电路输出波形也不是严格理论上的”方波”，在电压跳变的过程中，不但输出电压不是严格垂直，而且还需要耗费一定的时间。

CMOS门电路实际输出波形

    图中的Δt是指从高电平到低电平所需要的时间。这是因为CMOS门电路中几乎无处不在的寄生电容和寄生电阻。而电容器件最重要的一个特性就是，不允许电容器两端的电压突变，而必须有个上升或者下降的过程。只要有寄生电容的存在，Δt的存在就不可避免。通常，寄生电容的主要有以下几种：1)作为输出的晶体管的结电容；2)作为上级负载的下一级输入的晶体管的结电容；3)传输导线之间和晶体管之间的电容。

    寄生电阻和寄生电容越小，高低电平的转换时间Δt在整个信号中占据的百分比越小，实际输出的波形也就越接近于理想波形，集成电路的电气性能就更优秀。它们只能通过制造工艺的提高去减小，而不可能完全消失。高k栅介质(High K gate Dielectric)、SOI工艺绝缘体上硅芯片技术（Silicon On Insulator）、“Low-k”低介电常数绝缘体技术等技术都是为了减小CPU中寄生电容采用的方法，而铜互连则有效减小了CPU中寄生电阻。然而不容乐观的是，随着集成密度的提高，线宽越来越窄，导线之间和晶体管之间的距离越来越近，晶体管栅极层厚度越来越薄，这几年CPU寄生电容和电阻的增加已经成为CPU制造技术中最难又最亟待解决的问题。

    超频的CPU会使信号波形变的更差。因为CPU成品以后，其电容和电阻值都为常数，晶体管的各项参数也已经固定。在信号电压值不变的情况下， 信号高低电平的跳变所需要的时间也不变。但是频率的提高会使信号宽度 (占用的时间)变短，最终造成波形进一步恶化。

    可以看见，超频以后的信号更加“非理想化”，电平电压不变的时间ΔT逐渐减小，给信号的辨认造成困难。当频率增加过高．门电路还未达到最高电平和最低电平的电压要求值就开始“跳变”。波形严重失真，并且可能造成信号达不到下一级门电路的触发电压而使整个CPU无法工作。通常，这种过度超频会造成电脑根本无法启动、黑屏等故障。