プレゼン冒頭のアニメーションより 「前回は@naota334 の声掛け事案により、 １５分のLTに挑戦した、すし。 BeepなDTMを終え、一時の安息を享受していた なんとなしにうｐしたスライドをきっかけに、 @syuu1228の粋な計らいによって、 今回、この金沢で話すことになった。 45分枠。用意された「ベイクドGPU」というタイトル。 この（無茶な）期待にこたえるべく、 全ての知識とベイカーの未来を今語る…」

1. Today is special in mylife,
and Kernel/VM ....
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 1

2. @sushi514
Kernel/VM探検隊@北陸 12014年7月12日 Kernel/VM北陸 2

3. 小話：そしてGPUベイカーへと…
RADEON HD6850との出会い
加熱処理を用いた故障GPUの再生実験
67台の故障GPUでの定量的評価
ベイクドGPU
デモ
ベイカーの未来
ネットワーク焼く？メモリ焼く？
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 3

4. 事案発生
2012年7月3日
RADEON HD6850ちゃんが100℃超えて死ぬ
ベンチが通らない
ゲームもできない(´・ω・｀)
焼いてみた
ヒートガンでやる？オーブントースターでやる？
電子レンジのオーブン機能：210℃ 3分
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 4
参考文献１

5. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 5
衝撃の展開
参考文献２

6. オーブンの効能
•焼く前
• 温度：１００℃超
• 音 ：騒音
• ベンチマーク：
保護回路働いて死
•ベイクド
• 温度：７０℃
• 音 ：静音
• ベンチマーク
FF XIV 3315
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 6

7. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 7
( ˘⊖˘) 。o(でもなんで

8. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 8
( ˘⊖˘) 。o(でもなんで新しいGPUが
壊れるんだ… )

9. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 9
( ˘⊖˘) 。o(でもなんで新しいGPUが
壊れるんだ… )
AF6850-1024D5S1の発売時期
２０１１年３月頃
（購入は２０１２年頭）
参考文献３

10. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 10
|| ┗(☋｀ )┓三 ちょっと調べてみよう

11. 自らの修理歴を振り返る
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 11

12. 故障の考察
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 12

13. 尋常じゃないGPUたち
短期間で故障
負荷をかけると異常発熱して強制終了
ドライバがあたらない
故障原因の検討
冷却不足（対策するも効果なし）
各部品の故障なのか
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 13
発売・購入から1年たっておらず
各部品に寿命がきたとは考えにくい

14. そしてGPUベイカーへと…
加熱処理が有効な修理方法なら
修理のノウハウがまたひとつ増える！✌('ω'
転売で一攫千金も夢じゃない！✌('ω'✌ )三✌('ω')✌三( ✌'ω')✌
GPU焼くのは楽しい
よくわからないワクワク感と物理修理ガチャ感
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 14

15. 加熱処理を用いた
故障したGPUの再生実験
理論編だったり実践編だったり。
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 15

16. GPU
モダンなお小遣い稼ぎアクセラレータ
すごい
集積度の向上
• 年1.7倍
電力効率
• スパコン利用
コア数
• K40 コア2880個（トランジスタ数71億）
すごいすごい… 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 16
（ ´∀
｀）<ﾓﾅｰ
参考文献４，５，６，７

17. GPUの駆動時の温度
アイドル
４０℃
高負荷時
８０℃や９０℃に
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 17
0
40
50
60
70
80
90
100
105
保護機能で強制停止
高負荷時
アイドル

18. 温度は寿命に直結します
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 18

19. GPU上にある各パーツ
受動素子
抵抗，コイル，コンデンサ， VRM
能動素子
LSI，制御用IC
コンデンサ
よく死ぬ
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 19
参考文献８

20. パーツの寿命
•寿命イメージ
• コンデンサ
• コイル
• 抵抗
• VRM
• DRAM
• 制御用IC
•コンデンサ
• アルミニウム
電解コンデンサ
（液体コンデンサ）
• アルミ
固体電解コンデンサ
（固体コンデンサ）
2014年7月12日 Kernel/VM北陸
20

21. アルミニウム電解コンデンサ
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 21

22. アルミ固体電解コンデンサ
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 22

23. コンデンサ比較
•設計寿命
• 85℃/2000時間
（85℃品）
•設計寿命
• 105℃/2000時間
（105℃品）
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 23

24. 実使用時間の設計
アレニウス則
使用温度が10℃下がるごとに寿命が2倍
例：85℃品のコンデンサ
85℃ 2000時間 ≒ 83日
75℃ 4000時間 ≒ 166日
65℃ 8000時間 ≒ 333日
105℃品で75℃でも16000時間、666日以上
• １年以上の動作可能な設計
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 24

25. はんだ面に着目
LSIのはんだ
BGA実装
• 昨今では狭ピッチでのFBGA等
Pbフリーはんだの登場
• 融点が高い、一定でないといった性質
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 25

26. BGAの不具合事例
加熱不足
はんだボール未融合
BGAパッケージ/プリント配線基板の反り
はんだボール表面の酸化膜
 フラックスの活性力低下
はんだ接合部剥離（ボール落ち）
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 26
参考文献８

27. Pbフリーはんだの弱点
熱疲労に弱い
GPUの熱サイクルももちろんダメージとなる
機械的に弱い
鉛はんだに比べて硬いので
境界面でクラックが生じやすい性質
融点が一定でない
金属化合物を生成し、小さな歪みで破断する
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 27
参考文献９

28. 熱サイクル試験
はんだの切断評価と解析
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 28
参考文献１０

29. Pbフリーのはんだの再溶融
リフローとは
BGAの実装で利用
• ①はんだ印刷
• ②部品実装
• ③加熱
• ④冷却
両面実装時には
フローも行う
再溶融問題
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 29
参考文献１１、１２、１３

30. 多くの問題が
あるようです
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 30
∧＿∧
∧＿∧ （´<_｀ ） ちょっとそのまとめ方雑じゃないか
（ ´_ゝ`） / ⌒i
／ ＼ | |
/ /￣￣￣￣/ |
＿_(__ﾆつ/ / .| .|＿＿＿＿
＼/＿＿＿＿/ （u ⊃

31. さて
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 31

32. 皆さんは知っていますね？
高温で動作するLSIの乗った不具合機
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 32

33. 皆さんは知っていますね？
高温で動作するLSIの乗った不具合機
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 33

34. 皆さんは知っていますね？
高温で動作するLSIの乗った不具合機
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 34

35. YLoD
Yellow Light Of Death
電源ランプが点滅して動かなくなる
2006年にPS3が登場してまもなく颯爽☆登場
ユーザの対処
ヒートガンで炙る（そこそこ直る）
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 35
参考文献１５

36. SONYの涙の対応
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 36
参考文献１６

37. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 37

38. RROD
Red Ring of Death
ハードウェアのランプが赤く3つ点灯して起動せず
2005年に発売して多くの報告
（3台に1台は死んでる
海外での異例の保証延長
キチガイ療法
 towel trick
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 38
参考文献１７，１８

39. Towel Trick
熱暴走を誘発
こ れ は キ チ ガ イ
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 39

40. このLSIの再生プロセスを仮定
関連事例共通の仮説
発熱の大きいLSIのはんだクラックの可能性
加熱処理により再溶融させはんだを再溶融し結合
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 40
GPUも同じ症状で起きていると仮定
故障したGPUは加熱処理により修理可能

41. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 41
GPUの加熱実験
•実験の目的
故障したGPUを加熱することで
修理が可能なのか
•
対象となるGPU
– はんだクラックが起きていると思われるGPU

42. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 42
加熱器具と加熱条件
●ヒートガン
●ドライヤー
●オーブン
●210℃
●3分
●30分

43. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 43
加熱器具
●オーブンレンジ
– 同条件で加熱することが容易
– 均一にLSIを温められる

44. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 44
加熱のさじ加減
●リフローのピーク温度
– 230℃以上
●Pbフリーはんだ融点
– 216℃〜220℃
この加熱実験では全てのはんだを
溶かしきりたいわけではない

45. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 45
210℃ 3分
●これまでのレシピ
– はんだクラックだけを溶かすこと狙ってい
る
●ヒートスプレッダ付きGPU
– LSIの加熱の障害
– 210℃ 4分に設定

46. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 46
負荷テスト
● 再生したGPU
– 本当に計算能力があるかわからない
– 負荷をかけると強制終了するかもしれない
● 負荷テストを実施
– ベンチマークソフトSandraや3DMarkを利用
負荷テストをクリアして再生とみなす

47. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 47
使用機材・加熱環境
●オーブン機能付き
電子レンジ
– National NE-N25
– 製造年1996年
– 1.40KW(電熱時)

48. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 48
使用機材・加熱環境
● 温度計
– SEKISUI 室温
（-30℃ - 50℃）
自然冷却時計測
– EMPEX 室温
（-20℃ - 50℃）
ベンチマーク時計測
– GPU-Z GPU温度
ソフトウェア負荷テスト用

49. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 49
使用機材・負荷環境
● 使用したPC
CPU Core i7 2.8GHz
RAM 4GB
Storage 32GB SSD
• OS Windows7 64bit
● ディスプレイ
Display 1 (VGA) & IO-DATA 17inch
SXGA(1280x1024)
● Display 2 (DVI) & IO-DATA 19inch
WXGA+(1440x900)

50. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 50
使用機材・ベンチマーク
● Sandra
– ライト版 2013.10.19.66
– グラフィックレンダリング テストを実施
● 3D Mark06
– BasicEdition 1.2.0
– フルテストを実施（20分程度の計測）
● ディスプレイ
Display 1 (VGA) & IO-DATA 17inch
SXGA(1280x1024) Display 2 (DVI) & IO-DATA
19inch WXGA+(1440x900)

51. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 51
実験手順１
•実験対象となるGPUの
ヒートシンクやファンを取り外し
グリスを拭き取る

52. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 52
実験手順２
•オーブン内を210℃まで余熱する

53. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 53
実験手順３
•オーブンの天板にGPUを載せ
210℃で3分加熱する

54. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 54
実験手順３
•オーブンの天板にGPUを載せ
210℃で3分加熱する

55. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 55
実験手順４
•オーブンから取り出し自然冷却を行い
GPUを組み立て，PCに取り付ける

56. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 56
実験手順５
•GPUの動作テストを行う

57. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 57
実験手順６
•正常な画面描画が可能なGPUに対して
メーカのドライバをインストールし
ベンチマークで負荷をかける

58. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 58
予備実験
●加熱実験のテスト
– 画面の映らなくなったRadeon 6850HD
●負荷テストのテスト
– 正常に動作するGeForce 9800GT

59. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 59
加熱実験のテスト
• Radeon 6800HD
– 画面が出ないことを確認
210℃で3分加熱処理

60. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 60
テストの結果
●画面の描画が再び行われた
– 正常に動作した
●再起動を行った後，症状が再現
– 画面は出力されなくなった
このGPUは再生しなかった

61. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 61
負荷テストの結果
• GeForce 9800GT
● Sandra
– 浮動小数点スコア
225.63 （MPixel/s）
– ダブルシェーダDXスコア
33.12 （MPixel/s）
● ３DMarkスコア
– 10826

62. さて
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 62

63. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 63
実験素材の準備
●67台の故障したGPUを収集した

64. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 64
加熱対象の選定
●６７台のGPUで負荷テスト
– 加熱処理において修理可能なGPUを選別
●加熱処理の必要がないものを除去
– コンデンサや抵抗がは存しているGPU
– 正常にベンチマークを通過したGPU
41台の修理可能なGPUを選別
28台が該当

65. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 65
故障の症状で分別

66. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 66
メーカ・機種別で分別
加熱実験を行う

67. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 67
加熱実験しました

68. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 68
症状別での実験結果

69. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 69
メーカ・世代ごとでの結果
●NVIDIA

70. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 70
メーカ・世代ごとでの結果
●AMD

71. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 71
結果の考察
•41台のGPUをオーブンで加熱処理した
–変化があったものが16台
–このうち再生したものは8台
•再生可能性が高いGPU
–画面が描画があるものは可能性が高い
–世代が新しいGPUほど効果が高い
加熱処理による再生は有効だった

72. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 72
まとめ
実験の目的
故障したGPUを加熱することで
修理が可能なのか
加熱処理による再生は有効だった

73. デモ
動画を何点か
つくもさんの完璧動作した(´・ω・｀)
焼いた→ddddddddddddddd
焼いた→直った
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 73

74. ベイカーの未来
ネットワーク？
• 今進化が熱い
メモリ？
• ホットストレージ、あるいみホット
ベイクドメモリーでいきます
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 74

75. 小話：そしてGPUベイカーへと…
RADEON HD6850との出会い
加熱処理を用いた故障GPUの再生実験
67台の故障GPUでの定量的評価
ベイクドGPU
デモで動画を何本か
ベイカーの未来
メモリ焼く！
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 75

76. １．オーブントースターのリフロー装置 --個人サイト
http://www.ne.jp/asahi/jh1htq/machida/kousaku/reflow/reflow.html
２．Twilog 2012年07月03日(火)
http://twilog.org/sushi514/date-120703
３．AFOX「AF6850-1024D5S1」補助電源コネクタなしの
1スロ版「Radeon HD 6850」が発売 – @asciijpeditors
http://ascii.jp/elem/000/000/595/595317/
４．Monacoin
http://monacoin.org/ja/
５．GPU technology trends and future requirements
J.Y. Chen “GPU Technology Trends and Future Requirements,”
Proc. International Electron Devices Meeting, Dec. 2009.
６．The Green500 List - June 2014
http://www.green500.org/lists/green201406
７．■後藤弘茂のWeekly海外ニュース■NVIDIAが世界最多トランジスタ数のチップ
「GK110」を公開
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20120517_533500.html
2014年7月12日 Kernel/VM北陸 76

77. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 77
８．信頼性試験（コンデンサの劣化評価・寿命予測）Panasonic解析センター
http://www2.panasonic.co.jp/aec/reliability/electronic.html
９．西村一弘, 茂木正徳, 酒井秀久, 川瀬佳子, 作山誠樹, 今村和之, 森宗克文.
鉛フリーはんだbga 寿命解析(5. 材料設計)(<特集>
エレクトロニクス実装のためのシミュレーション技術).
エレクトロニクス実装学会誌, Vol. 4, No. 5, pp. 416-420, aug 2001.
１０．荘司郁夫, 森史成, 藤内伸一, 山下勝.
熱サイクル負荷を受けるSn-ag 系pb フリーはんだ接合部の破断寿命評価.
エレクトロニクス実装学会誌, Vol. 4, No. 4, pp. 289-292, jul 2001.
１１．3.3.1 温度プロファイルの考え方 ルネサス
http://japan.renesas.com/products/package/manual/3/3_3/3_3_1/index.jsp
１２．信頼性評価試験 尼崎事業所 日鉄住金テクノロジー株式会社
http://www.nsst.nssmc.com/research_support/shinrai_handa.html
１３．高橋浩之, 廣畑賢治, 久野勝美, 川上崇, 小澤直行, 笹原邦彦.
リフロー・フロー混載実装における鉛フリーはんだ接合部のはく離強度評価.
エレクトロニクス実装学会誌, Vol. 8, No. 4, pp.301-307, jul 2005.

78. 2014年7月12日 Kernel/VM北陸 78
１５．Youtube検索 [PS3 YLoD fix ] 34,900件
https://www.youtube.com/results?search_query=PS3+YLoD++fix
１６．PlayStation®製品をご愛用のお客様へご使用上の注意のお知らせ
http://www.jp.playstation.com/info/support/nr_20121222_ps.html
１７．2007年7月5日 Microsoft 公式ティザ XBOX360について
http://www.microsoft.com/en-us/news/press/2007/jul07/07-05warrantyextentionpr.aspx
１８．Youtube検索 [xbox360 towel trick] 16,200件
https://www.youtube.com/results?search_query=xbox360+towel+trick
１９．加熱処理を用いた故障したGPUの再生実験