Das sie heute noch laufen war nicht vorgesehen

Ein Essay zur Instandhaltung unserer so sehr geliebten Hardware.
Wir pflegen was wir lieben – richtig?

Natürlich tun wir das.
Was Dich hier erwartet sind Beschreibungen aus meiner Sicht – aus der Sicht des Technikers. Ich werde die neuralgischen Punkte aufzeigen, ich werde aufzeigen was im Laufe der Jahre an Erfahrung zusammengelaufen ist um diese Karten zu reparieren, Fehler zu finden und sie instand zu halten. Das Thema Wartung ist ungeliebt, ich weiß das. Das Geheule ist jedoch stets groß, wenn die geliebe Voodoo ausgefallen ist. Deswegen – das Instandhalten ist eine gute Sache. Der Schaden, die Kosten und die Risiken des Totalverlustes sind geringer. Denn sie altern auch nach 20 Jahren in Sealed OVP. Wer das verstehen will, versteht das wenn man einen wichtigen Faktor in die Formel zieht:

Diese Karten sind niemals dafür entwickelt worden so lange, bis zu diesem Alter betrieben zu werden.

Es folgen Beschreibungen über real erarbeitete Erkenntnisse und Erfahrungen mit diesen Karten. Reparaturberichte und Fehlerdiagnosen. Rat zur Wahl der Werkzeuge und der Messgeräte. Was man tun kann um die Karten zu erhalten. Ich habe unzählige dieser Karten repariert und darunter waren auch viele wo das unnötig – und am Ende auch nicht mehr möglich war.
Um zu verstehen, das – und weswegen die Karten ausfallen, muss man sich bewusst werden das alles altert, das nichts für ewig und perfekt ist. Unvollkommene Wesen wie wir können auch nur unvollkommende Produkte schaffen.

Was erleiden sie?

Das generelle Problem neben dem des Alterns ist die Wärme. Ganz besonders die Voodoo 1 und Voodoo 2 Karten haben ein massives Temperaturproblem, welches in Ihrer vom Hersteller zugedachten Lebenserwartung nicht zum Tragen kommt. Sehr wohl aber bei uns Wahnsinnigen, die nach über 20 Jahren immer noch wollen, das diese Sachen funktionieren, uns weinend dem Bett nähern wenn eine stirbt und einfach nicht verstehen können, was daran jetzt kaputt ist wo man doch nichts sieht.

Genau das muss nun beleuchtet werden, damit auch der Letzte begreift, das Elektronik sehr wohl altern – und aufgrund dessen aus ausfallen kann. Der aufgeblähte Elko ist was für Anfänger und es erkennt jeder, das der hinüber ist. Bei Polymer-Typen oder gar Halbleitern ist das schon was anderes.

Wärme und ihre Wirkung

Am Beispiel einer Voodoo 1
Sie leidet immer, denn ihre TMU erreicht im Glide Betrieb über 65°C an ihrer Oberfläche. Die FBI wird nicht ganz so warm und ist daher auch als eher unkritisch zu betrachten. Man fragt sich, wo leiten diese Chips ihre Wärme hin um nicht zu überhizen? Klar – ein Teil von der Oberfläche des Chips an sie Luft, aber der größe Teil wird über die hauchfeinen Pins an das PCB abgegeben. So der Plan des Herstellers. Jeder Pin und seine Lötstelle ist eine Wärmebrücke und das lässt das Zinn über die Jahre verspröden. Die Kontakte werden weniger leitfähig, die Pins lösen sich. Nicht selten leider gipfelt es im Ausfall der TMU, oder darin, das Adresskanäle ausfallen oder die TMU abstürzt. Der Grund sind interne Unterbrechungen im Chip selbst. Die Karte fällt aus.

Am Beispiel einer Voodoo 2
Wer war heißer, Chuck Norris oder Bruce Lee? Es war selbstverständlich Bruce Lee, der war pures Dynamit. Genau so ist es auch auf der Voodoo 2 Karte. Es ist sicher kein Zufall, das der Hersteller die beiden TMU’s Bruce genannt hat und die FBI Chuck. Die beiden Bruces‘ werden sehr warm, um die 70°C sind auch hier anzutreffen, darunter Chuck mit annähernd 55°C im Glide Betrieb. Drei solche Hitzköpfe auf einem Board, das mit der gleichen Philosophie gefertigt wurde, das PCB als Kühlkörper zu verwenden. Dann kocht neben der Voodoo 2 noch eine Standard Grafikkarte oder eine zweite V2 im SLI Verbund, dann wir haben einen Wärmestau zwischen den Karten.

Was passiert da?
Wir sprechen hier nicht von warmer Luft, sondern von Strahlungswärme. Die Karten geben die Wärme an die andere weiter und umgekehrt. Die Wärmeableitung findet größtenteils an den winzigen Pins, Zinnbrücken und  Leiterbahnen statt. Man bemerke, bei der industriellen Fertigung berührt der Chip das PCB nicht. Das ist nicht Silberpin auf Kupfer. Der Chip „schwimmt“ quasi auf dem Zinn während es aushärtet. Im Laufe der Jahre versprödet es ohnehin aber nun kommt noch Wärme hinzu und so bekommt es schließlich mikrofeine Harrisse. Die Kontakte werden hochohmig. Die Wärmeleitung unterbricht.

Wichtig zu wissen!

Je älter die Karten werden desto schlechter leitet das versprödende Zinn die Wärme an das PCB ab. Die Chips werden nun noch heißer und der Teufelskreis ist perfekt.

Demzufolge ist Wärme einer der treibenden Faktoren für die Alterung der Karten.

Am Beispiel der VSA100 Karten (Voodoo 4-4500 und 5-5500/6000)
Der VSA100 Chip ist durch seine BGA Anbindung an den Multilayer vom PCB her sehr gesund gekühlt. Einer der Inner Layer des PCB hat sehr viel Masse und Oberfläche. Deswegen kann zu Testzwecken ein VSA100 auch einige Minuten problemlos ohne Lüfter betrieben werden. 3dfx Karten mit VSA100 sind robuste Komponenten, unglaublich gut durchkonstruiert und sehr hart im Nehmen. Der sehr kleine Kühlkörper auf diesen Karten ist in Kombination mit dem Lüfter nicht gut, aber ausreichend. Sehr schön finde ich das thermische Verhalten des VSA100. Wird er zu warm schaltet er intern einfach aus und kühlt ab.

Kühlungskonzepte

Des Voodoo Karten Besitzers liebstes Spielzeug ist das Kühler-Modding. Hier kann man relativ gefahrlos die Karte und ihre Optik verändern. Es gab schon gewaltige Konstruktionen. Zu Sinn und Unsinn dieser Verschönerungen möchte ich mich hier nicht äußern.

Voodoo1 und 2 Karten besser kühlen
Um die Karten zu erhalten sollten sie unbedingt besser gekühlt werden, als es üblicherweise getan wird. Man braucht nichts zu übertreiben, aber ein passender Fingerkühlkörper auf die TMU’s und gerne auch auf die FBI’s ist niemals falsch. Nicht übertreiben. Einfach nur etwas Wärme von der Chip-Oberfläche an die Luft ableiten und schon laufen die Karten nicht mehr am Limit.

Meine Messungen an einer Voodoo 1 mit 25mm Köhlkörper und 25mm Lüfterchen haben ergeben, das die TMU nicht mehr bei 65°C sondern bei 45°C läuft. 20°C kühler – das sind Welten!

 

BILD VON V1 mit Lüfterchen

 

Bei Voodoo 2 Karten rate ich dringendst die TMU’s und FBI’s mit Kühlkörpern zu versehen. Es ist keine Panikmache oder Klugscheißerei. Als die Karten neu waren war das alles nicht wichtig. Aber jetzt, wo sie so alt sind, ist das umso wichtiger – wichtiger aus den genannten Gründen. Ein leichter Luftstrom und die Karten laufen auf Anhieb mindestens 10°C kühler. Ich habe ein aktives Kühlkonzept für Voodoo 2 SLI auf dem entworfen.

Voodoo 2 SLI Active Coolpack

 

 

 

 

Die Voodoo 5 6000

 

IN ARBEIT!!  —  IN ARBEIT!!  —  IN ARBEIT!!  —  IN ARBEIT!!

Generell gilt, auch wenig benutzte Hardware altert. Die Voodoo 5 6000 wurde um 2000 gebaut. Also rechnet es Euch aus. Die Karten sind mittlerweile erheblich älter, als wofür sie jemals konstruiert wurden. Es ist traurig aber vollkommen normal das die nun defekt gehen. Die Voodoos die jetzt noch laufen – das sind Glücksfälle und wir erfreuen und daran, denn das ist nicht selbstverständlich. Ihr könnt sie noch so gut behandeln, sie werden ausfallen, früher oder später.

TIPS zur Instandhaltung
Die Elkos und Tantalkondensatoren austauschen. Das ist wichtig! Sie verlieren Kapazität. Meine 100µF Elkos hatten nur noch 30% ihrer Nennkapatität. Das ist extrem ungesund für den Schaltwandler und er ist gefährdet.
Die FETS austauschen. Es sind hochleistungsbauteile unter hoher Last. Es sind 8 Stück. Der Schaltwandler arbeitet als Step Down Buck Converter und ist mit der 2,8V Rail voll galvanisch gekoppelt.

Brennt nur ein FET durch, der auf der 12V Rail liegt, schlägt die 12V über die Spulen voll auf die 2,8V Rail durch und VSA100 GPUs und alles was auf der 2,8V Rail liegt ist in höchster Gefahr.

Der Schaltwandler arbeitet mit 168KHz (!) – das bedeutet das die FETs 168000 mal pro Sekunde schalten. Das sind in einer Stunde 604.800.000 Schaltvorgänge. Mehr als eine halbe Milliarde mal. Die nach so vielen Jahren also zu wechseln ist sinnvolle Maintenance.

Reparatur des Power Supply der Voodoo 5 6000

Die Voodoo 5 6000 ist die mit abstand ungewöhnlichste und derzeit auch begehrteste Vintage Grafikkarte der Welt. Daher ist jede technische Hilfe sinnvoll. Und so möchte ich auch meine eigenen Erkenntnisse gerne teilen.

Wie wir alle wissen ist diese Grafikkarte ein Prototyp, der nie in die endgültige Serienfertigung kam. Die Rev.3700 ist wohl der letzte Schritt bis zur Serienreife gewesen.

Ein sehr häufig auftretender Fehler ist, das das Power Supply der Karte ausfällt. Dies geschieht mitunter mit Schall und Rauch. Die Power FETs brennen durch und es zerreißt sie förmlich. Die Erfahrung hat mich gelehrt, dass das Austauschen der durchgebrannten Bauteile alleine nicht ausreicht um die Karte wieder in Betrieb nehmen zu können. Daher hier mein Rat an alle, die sich an der Reparatur versuchen wollen.

Fortgeschrittene Kenntnisse im Löten, sowie im Umgang mit SMD Bauelementen sind dringend erforderlich.

 

Erste Diagnose

Zuerst ist wichtig zu prüfen wie sich die defekte Karte verhält.
Startet der Rechner?
Gibt er Bios Beep Codes aus?
Startet der Rechner und schaltet gleich wieder ab?

 

Die Voodoo 5 5500 und 4 4500 (AGP / PCI / MAC)

# IN ARBEIT #

 

 

 

Die Voodoo 3 Serie

 

 

Voodoo 1 und 2 Serie (Add On Grafikbeschleuniger)

Die Voodoo 1

Als älteste in Bunde hat sie vielerlei Beschwerden die nachvollziehbar sind.

  • Aussetzer und Freezes. Das sind Unterbrechungen auf der Karte.
  • Schwarzes Bild nach einiger Zeit im Glide Betrieb.
  • Fragmente und Klötzchen im Bild im Glide Betrieb.
  • Flimmernde oder flackernde Grafikelemente im Glide Betrieb.
  • Fehlermeldung, „Glide Device not found as expected“ abbruch.
  • Multimedia Device wird in der Mainboard Initialisierung nicht gepostet.
  • Farbfehler in der Wiedergabe, auch von der Partnerkarte.
  • Keine Funktion des Mainboards, sobald die Karte eingesteckt ist.
  • Verfärbte Schatten
  • Runde weiße Punkte ohne Bildinhalt im Bild des Glidespiels auf den Texturen.
  • Verhindert Mainboard Startup

 

Die Voodoo 2

Sie kann einen in den Wahnsinn treiben. Aber hat man zwei von ihnen wird es wahre Liebe, denn sie beglücken uns mit richtig Dampf. Es gab wirklich viele Typen der Voodoo 2. Die Qualität der PCB’s ist sehr unterschiedlich. Einige sind gut für den Service geeignet, andere wieder so schlecht, das jeder Lötversuch mir Zerstörung endet.

  • Aussetzer im Bild, streifen, Spikes und Dots.
  • Fragmente gefolgt von Freezes
  • Fehlermeldung „No Glide Device“ von Glideanwendung. Im Gerätemanager ist aber alles ok.
  • Schwarzes Bild bei Glide – manchmal auch mit Freeze.
  • Bildverzerrungen und Lockups in Bewegungen, Ruckler und Systemabstürze.
  • Eine Farbe fehlt komplett.
  • Aussetzer, Karte ist hochempfindlich auf Temperatur und Erschütterungen.