Extreme overclocking

Além dos overclocks "normais", que podem ser usados por longos períodos e até mesmo em PCs de trabalho, sem grandes sustos, existe também o "overclock esportivo", onde o objetivo é simplesmente atingir as frequências de operação mais altas possíveis, atingindo níveis de desempenho que estarão disponíveis oficialmente apenas dois ou três anos depois.

A utilidade prática é questionável, já que overclocks extremos podem ser mantidos por apenas alguns dias (ou horas!) antes que o processador comece a apresentar sinais de cansaço devido aos maus tratos, mas isso não impede que muitos dediquem tempo e dinheiro à empreitada.

Além dos ajustes típicos, as ferramentas incluem volt-mods (modificações nas trilhas da placa-mãe para controlar mais precisamente as tensões e permitir o uso de tensões mais altas que as oferecidas pelo setup), e o uso de nitrogênio líquido para refrigerar o processador.

O overclock esportivo movimenta toda uma indústria, especialmente nos EUA, o que sustenta a organização de grupos e campeonatos com prêmios em dinheiro, patrocinados pela AMD, Gigabyte e outros fabricantes.

O uso de nitrogênio e outras técnicas que manter o processador operando a baixas temperaturas é genericamente chamado de "subzero overclocking". O princípio básico é que baixas temperaturas melhoram a condutividade dos materiais, ao mesmo tempo em que reduzem as perdas devido ao gate-leakage.

Embora normalmente se associe os circuitos eletrônicos com a operação à temperatura ambiente, eles na verdade funcionam de maneira mais eficiente a baixas temperaturas (-50°C ou menos). Se existisse alguma maneira simples de manter os processadores operando a estas temperaturas, eles poderiam trabalhar com tensões bem mais baixas e dissipariam menos calor.

Combinando o uso de baixas temperaturas e aumentos massivos nas tensões, é possível atingir frequências 30 ou até 40% mais altas que em um overclock convencional, embora apenas por um curto espaço de tempo.
Em janeiro, uma equipe conseguiu atingir 6.5 GHz usando um Phenom II BE e existem várias outras marcas acima dos 6.3 GHz usando processadores de 45 nanômetros. Um bom lugar para se informar sobre os novos recordes é o fórum do xtremesystems.

Antigamente, a tecnologia mais usada para se obter temperaturas baixas no processador eram os módulos peltier, pode podem ser instalados entre o processador e o cooler:

Eles funcionam como uma espécie de bomba de calor, construída com material semicondutor. Quando a corrente elétrica flui dentro do circuito, o calor é canalizado da face fria (virada para o processador) para a face quente (em contato com o cooler) onde é dissipado.

Os módulos peltier são relativamente baratos e capazes de atingir temperaturas de alguns graus negativos na face fria. O problema é que eles consomem muita energia, que é convertida em calor adicional, se somando ao já dissipado pelo processador. Eles funcionavam bem enquanto os processadores dissipavam apenas 25 ou 40 watts, mas não são tão eficientes no caso dos processadores atuais, que podem dissipar 200 ou até mesmo 250 watts em overclock. Para eles, a melhor solução é mesmo o nitrogênio líquido.

O uso de nitrogênio permite atingir temperaturas de até -196°C, o que é surpreendente sob qualquer ponto de vista. O nitrogênio líquido não é um produto de venda controlada, por isso não é tão difícil de obter. O grande problema é que você precisa comprar um cilindro de armazenamento, juntamente com o container para o processador e outros acessórios para o manuseio. Uma opção mais barata (mas não tão efetiva) é o gelo seco, que permite atingir temperaturas de até -78°C.

No outro extremo temos o hélio líquido, que é muito mais caro que o nitrogênio e por isso usado apenas em situações especiais. O ponto de ebulição do hélio é de -268.9°C (apenas 4.25 graus acima do zero absoluto), o que permite atingir temperaturas extremamente baixas, mas por períodos muito curtos de tempo, já que ele evapora muito rapidamente.

Como pode imaginar, o uso de nitrogênio líquido é bastante problemático, já que você precisa repor constantemente o líquido do container conforme ele evapora. O container nunca fica hermeticamente fechado, já que o princípio de funcionamento é justamente que o nitrogênio roube o calor do processador e evapore durante o processo. A necessidade de reposição constante faz com que você precise de 12 litros ou mais para uma única tarde de testes:

Os containers nada mais são do que peças maciças de cobre, onde você pode despejar o gelo seco, nitrogênio ou uma mistura dos dois. Apesar disso, eles são produtos relativamente caros, já que consomem uma boa dose de trabalho e material e são produzidos em pequenas quantidades, quase que artesanalmente. O Dragon F1 Extreme Edition da foto, por exemplo, custa US$ 265.

Pode ser que eventualmente alguma empresa apareça com uma solução de circuito fechado, que seja capaz de refrigerar novamente o nitrogênio evaporado (criando uma espécie de water-cooler extremo), mas por enquanto a reposição é mesmo feita na base da garrafa. :)

Outro problema é a condensação em torno do container, que precisa ser combatida com uma camada de espuma ou borracha em torno do processador e muitas toalhas de papel para sugar a umidade.

Os volt-mods possuem uma aplicação mais restrita, já que as placas-mãe atuais já oferecem uma seleção muito grande de tensões, mas eles são muito comuns em placas de vídeo, onde as opções de aumento da tensão são muito mais restritas.

A forma mais básica de volt-modding é o uso de uma caneta condutiva para criar uma ponte, unindo dois pinos ou bipassando um dos resistores da placa. O trabalho dos resistores é justamente reduzir a corrente recebida pela placa, fornecendo o valor correto para os circuitos. Estudando o layout das placas é possível localizar resistores estratégicos que permitem aumentar a tensão de maneira controlada, obtendo um aumento de 0.1V, por exemplo. Pesquisando na web por "voltmod" ou "voltage mod", você encontrará esquema para várias placas de vídeo e também para algumas placas-mãe que não oferecem opções satisfatórias de ajuste das tensões no setup. Um bom exemplo é este mod para a Radeon HD 4870.

Os mods com pontes são os mais fáceis de aplicar, já que você precisa apenas fechar um circuito entre dois contatos. Por outro lado, eles têm uma aplicação mais restrita, já que não são todas as placas onde coincide de um circuito entre dois dos contatos resultar em um aumento de precisamente 0.1 ou 0.15V na tensão.
Os mods mais elaborados exigem o uso de ferro de solda e de resistores de valores estipulados (ou de resistores variáveis), para obter uma redução precisa na resistência e assim atingir uma tensão específica. Muitos mods consistem em vários pontos de solda o que aumenta exponencialmente a complexidade.

Naturalmente, eles são bem mais perigosos, já que uma solda mal feita, ou o uso de resistores de valores diferentes pode resultar em um curto ou em um aumento maior que o estipulado nas tesões, danificando a placa. É o tipo de coisa que você só deve tentar se souber bem o que está fazendo, já que o resultado depende não apenas do seu trabalho, mas também da veracidade das instruções que estiver seguindo.

A tendência é que os volt-mods desapareçam com o tempo, conforme os fabricantes passem a disponibilizar placas com mais opções de seleção de tensão e outros tweaks, tornando os mods desnecessários. O uso de nitrogênio líquido, por outro lado, tende a continuar, já que ele é a maneira mais simples de atingir temperaturas abaixo dos 100 graus negativos.

Enquanto houverem interessados em passar o final de semana brincando com temperaturas perto do zero absoluto apenas para obter scores um pouco mais altas no 3DMark, o extreme overclocking vai continuar, para alegria dos fabricantes. :)