《電腦中的PCB》word版

1、對(duì)新手用戶來(lái)說(shuō)，他們對(duì)板卡上的元器件知之甚少，不清楚這些元器件對(duì)板卡的穩(wěn)定性究竟起到怎樣的作用，更別提如何來(lái)識(shí)別和辨別這些元器件的優(yōu)劣。因此，從本期開始，我們將幫助新手來(lái)認(rèn)識(shí)和辨別板卡上的各種元器件，讓大家在購(gòu)買板卡時(shí)做到心中有數(shù)。在多數(shù)情況下，PCB本身被普通用戶所忽視，而廠商卻在不停地宣傳如多層PCB、兩倍銅PCB等新技術(shù)。那么，PCB的層數(shù)對(duì)板卡又有什么影響？如何分辨PCB的層數(shù)？?jī)杀躲~等技術(shù)會(huì)帶來(lái)怎樣的好處？別急，看完本文，你將會(huì)得到完整的答案。怎么方便怎么來(lái)PCB的誕生相信不少玩家肯定還記得物理電學(xué)課程上的情景：在電學(xué)課程上，學(xué)生需要手動(dòng)將各種各樣的線路連接起來(lái)直到完成工程。在稍微復(fù)

2、雜一些的電子實(shí)驗(yàn)課上，一個(gè)實(shí)驗(yàn)甚至需要連接上百條線路。這些線路都采用普通的銅導(dǎo)線，外皮是絕緣塑料。很顯然，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果暫且不說(shuō)，光是連接這些線路就令人頭疼。如果沒有PCB，Core i7 860處理器的1156個(gè)針腳都使用銅線連接的話，那將是多么恐怖的一個(gè)數(shù)字！技術(shù)總是向著更方便和更簡(jiǎn)潔的方向發(fā)展。早在上個(gè)世紀(jì)的1925年，美國(guó)人Charles Ducas首次成功在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式建立導(dǎo)體作為連接線，第一次誕生了印刷電路板的概念。數(shù)年后的1936年，奧地利科學(xué)家保羅愛斯勒(Paul Eisler)在英國(guó)首次展示了他的箔膜技術(shù)，這成為現(xiàn)代PCB的里程碑事件。時(shí)至今日，PC

3、B已經(jīng)進(jìn)化到難以想象的地步，但無(wú)論最終產(chǎn)品如何改變，Charles Ducas首次使用的“加成法”和Paul Eisler發(fā)明的“減成法”，依舊是PCB生產(chǎn)的最重要方法。從英文單詞的原意來(lái)說(shuō)，PCB(Printed circuit board)或PWB(Printed wire board)，都可翻譯為印刷線路板。通過(guò)印刷，生產(chǎn)者能通過(guò)大規(guī)模生產(chǎn)，迅速制造出復(fù)雜的線路。和原始的線路插接相比，一次PCB的模具制造就可以生產(chǎn)成千上萬(wàn)個(gè)完全相同、幾乎不會(huì)有任何錯(cuò)誤的產(chǎn)品。相比之下，手工接插件無(wú)論是效率還是良品率，都差得太遠(yuǎn)了。像夾心餅干一樣簡(jiǎn)單PCB層疊式結(jié)構(gòu)PCB和夾心餅的結(jié)構(gòu)類似，面餅類似PCB

4、的銅箔，在PCB的制造過(guò)程中，銅箔在腐蝕完成后和其它材料一起壓合使用。餅干的夾心餡料可被認(rèn)為是PCB的絕緣層絕緣層材料一般是包裹在玻璃纖維中的樹脂。絕緣層在PCB制造過(guò)程中通過(guò)高溫融化、高壓壓制后和銅層緊緊貼合在一起，最終成為我們看到的PCB。在多層PCB的導(dǎo)通孔中，除了上面講的貫通整個(gè)PCB的過(guò)孔，還有盲孔和埋孔。比如6層PCB的PCB的第一層和第六層需要連接會(huì)使用過(guò)孔，過(guò)孔貫穿整個(gè)PCB；如果第三層和第六層(表層)需要連接，則打一個(gè)盲孔，盲孔只從PCB第六層打孔到第三層，其它的層都不通；如果第二層和第四層需要連接(全部非表層)，那么只打穿二、三、四這三層，第一層和第五、第六層是不通的，這種

5、孔叫做埋孔。像夾心餅干一樣的PCB，圖中所示為4層PCB的結(jié)構(gòu)決定夾心餅干層數(shù)的是面餅的數(shù)量，決定PCB層數(shù)的是銅箔的層數(shù)。PCB的層數(shù)，是指PCB擁有可以獨(dú)立布線的銅箔(或其它導(dǎo)電材料，本文僅使用最常見的銅做說(shuō)明)的數(shù)量。最原始的PCB只有1層，也就是銅箔只出現(xiàn)在基板的一面。這種類似“意大利餡餅”的最原始的PCB走線是不能交叉的，如果遇到兩條線路“搶道”的情況，除了繞行外，只有采用額外連接的絕緣線(俗稱“飛線”)的方法才能完成設(shè)計(jì)，劣勢(shì)非常明顯。圖示為PCB中的各種孔很快雙層PCB開始出現(xiàn)，這種PCB在絕緣層的兩端都粘貼了銅箔。但如果PCB正面的線路想利用PCB背面的銅層來(lái)導(dǎo)通，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)

6、呢？其實(shí)仔細(xì)觀察下烤餅的結(jié)構(gòu)就可以發(fā)現(xiàn)，為了釋放烤餅內(nèi)部的壓力和氣體，烤餅上會(huì)被扎出許多小洞，于是導(dǎo)通孔開始被設(shè)計(jì)在PCB上。導(dǎo)通孔是PCB上一些填充或者包裹了可導(dǎo)電材料的小洞。這些孔可以連接多層PCB之間的銅層，讓電流順利通過(guò)。由于導(dǎo)通孔的存在，PCB的線路可以被設(shè)計(jì)得更加復(fù)雜，進(jìn)一步拓寬了PCB的實(shí)用性。如果說(shuō)雙層餅干只能夾一種餡料，那么三層餅干就可以?shī)A兩種，四層餅干就可以?shī)A三種餡料，一定程度增加餡料無(wú)疑會(huì)讓餅干味道更獨(dú)特。PCB也是如此，在雙層PCB發(fā)明后，人們就想到了3層PCB只要在雙層PCB的任意一層上再覆蓋絕緣層，外端再貼上銅箔就可以了。再加一層就是4層PCB，繼續(xù)往上加還能做出5

7、層、6層等PCB結(jié)構(gòu)。從目前的工業(yè)能力來(lái)說(shuō)，已經(jīng)能設(shè)計(jì)出100層PCB。只不過(guò)這種PCB用處不大誰(shuí)喜歡吃20層餡料的餅干？一般使用10層、12層PCB的板卡產(chǎn)品已經(jīng)非常高端了。不過(guò)PCB和餅干也有不一樣的地方，夾心餅干多為奇數(shù)層，而PCB則多為偶數(shù)層，比如4層、6層、8層等。奇數(shù)層PCB罕見是有原因的：在PCB完成粘合制造后冷卻時(shí)，由于金屬層和絕緣層(多為樹脂材料)收縮系數(shù)不同，因此會(huì)產(chǎn)生不同的張力。在奇數(shù)層的PCB中，這種張力是不平衡的，會(huì)導(dǎo)致PCB彎曲甚至拉斷線路并最終降低成品率。那么PCB層數(shù)是不是越多越好呢？一般來(lái)說(shuō)，多層PCB通過(guò)合理布線，能降低干擾、提高頻率，產(chǎn)品穩(wěn)定性更強(qiáng)，多使用

8、在需要高頻率、高穩(wěn)定性的頂級(jí)產(chǎn)品上， 1.通孔法上文介紹了PCB中的幾種導(dǎo)通孔，通過(guò)觀察導(dǎo)通孔，也能一定程度識(shí)別出顯卡是否采用了6層以上的PCB。對(duì)采用4層PCB的顯卡來(lái)說(shuō)，中間兩層是接地層和電源層，上下兩表層則是信號(hào)層。表層信號(hào)需要溝通肯定會(huì)打穿PCB使得整個(gè)孔透光(過(guò)孔)。對(duì)采用6層以上PCB的顯卡來(lái)說(shuō)，除去中間的接地層和電源層，上下各有兩層信號(hào)層，信號(hào)層之間的信息溝通不一定需要打穿整個(gè)PCB(埋孔或盲孔)。因此，在判斷PCB層數(shù)時(shí)可以查看PCB上的通孔情況。如果PCB正面的每一個(gè)孔都能在背面找到相應(yīng)的孔，或這些孔都透亮，那么此PCB肯定是4層。反之，PCB正面只有一部分孔能在PCB背面找

9、到相應(yīng)的孔，那么該P(yáng)CB有可能采用了6層甚至8層。這種方法判斷成功率尚可，但部分PCB在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)留下一些特殊的“孔位”(并非用于打穿PCB)，因此該方法不適用于這種情況。2.布局法一塊顯卡上最基礎(chǔ)的部分是供電部分、顯存、GPU、輸出接口，這幾個(gè)部分之間必須要有線路連接。由于4層PCB只有上下表面兩層為信號(hào)層，因此在4層PCB的顯卡上，芯片到供電、芯片到輸出接口、顯存到GPU等所有線路全部位于正反兩面PCB。但如果顯卡上有一部分線路“離奇失蹤”，在表層沒有找到，那可以肯定該顯卡至少采用了6層PCB。這類“離奇失蹤”的線路常見于GPU到輸出部分的走線和顯存到GPU的走線。特別是顯存到GPU的走

10、線極為密集，如果不出現(xiàn)在表層，則可以確定這款顯卡至少采用6層PCB。另外，一些刀卡由于PCB面積狹小，只能使用6層甚至8層PCB來(lái)保證合理走線。而一些看起來(lái)很長(zhǎng)、很有“賣相”的顯卡，卻由于PCB面積足夠大，走線空間寬裕而使用4層PCB?？傮w而言，使用布局法分析顯卡PCB層數(shù)也有局限，這種方法要求用戶有一定的線路知識(shí)，因此布局法僅供參考之用。在上一期我們已經(jīng)為大家介紹了PCB結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)、以及觀察PCB層數(shù)的一些方法。在本期我們將繼續(xù)為大家介紹PCB其它方面的一些相關(guān)知識(shí)。比如為什么PCB會(huì)有不同的顏色？不同顏色的PCB會(huì)影響性能嗎？PCB上鍍金和鍍銀、鍍銅有什么差別？對(duì)于這些問題將為你一一揭開

11、?；ɑňG綠誰(shuí)高貴 PCB顏色揭秘、沒有涂覆阻焊漆的PCB銅層暴露在空氣中極易氧化從上期的介紹中，我們知道PCB正反兩面都是銅層，在PCB的生產(chǎn)中，銅層無(wú)論是采用加成法還是減成法制造，最后都會(huì)得到光滑無(wú)保護(hù)的表面。銅的化學(xué)性質(zhì)雖然不如鋁、鐵、鎂等活潑，但在有水的條件下，純銅和氧氣接觸是極易被氧化的。因?yàn)榭諝庵写嬖谘鯕夂退魵猓约冦~表面在和空氣接觸后很快會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)。由于PCB中銅層的厚度就很薄，因此氧化后的銅將成為電的不良導(dǎo)體，會(huì)極大地?fù)p害整個(gè)PCB的電氣性能。為了阻止銅氧化，也為了在焊接中讓PCB的焊接部分和非焊接部分分開，還為了保護(hù)PCB表層，工程師們發(fā)明了一種特殊的涂料。這種涂料能夠

12、輕松涂刷在PCB表面，形成具有一定厚度的保護(hù)層，并阻斷銅和空氣的接觸。這層涂層就叫阻焊層，使用的材料叫做阻焊漆。既然叫漆，那肯定有不同的顏色。沒錯(cuò)，原始的阻焊漆可以做成無(wú)色透明的，但PCB為了維修和制造方便，往往需要在上面印制細(xì)小的文字。透明阻焊漆只能露出PCB本底色，無(wú)論是制造、維修還是銷售，外觀都不夠好看。因此工程師們?cè)谧韬钙嶂屑尤肓烁鞣N各樣的顏色，最后就形成了黑色或者紅色、藍(lán)色的PCB。黑色的PCB難以看清走線，為維修帶來(lái)了困難從這一點(diǎn)來(lái)看，PCB的顏色和PCB的質(zhì)量是沒有任何關(guān)系的。黑色的PCB和藍(lán)色PCB、黃色PCB的差別在于最后刷上的阻焊漆顏色不同。如果PCB設(shè)計(jì)、制造過(guò)程完全一樣

13、，顏色不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生任何影響，也不會(huì)對(duì)散熱產(chǎn)生任何影響。特別是黑色PCB，由于黑色將PCB表層走線幾乎全部遮住，會(huì)對(duì)后期的維修造成很大困難，反而是不太方便制造和使用的一種顏色。因此近年來(lái)人們漸漸改革，放棄使用黑色阻焊漆，轉(zhuǎn)而使用深棕色、深藍(lán)色等阻焊漆，目的就是為了方便制造和維修。說(shuō)到這里，大家已經(jīng)基本清楚了PCB顏色的問題，顏色并不代表高檔或者低檔。之所以出現(xiàn)這種說(shuō)法，是因?yàn)閺S商喜愛使用黑色PCB來(lái)制造高端產(chǎn)品，用紅色、藍(lán)色、綠色、黃色等制造低端產(chǎn)品?？偨Y(jié)一句話就是：產(chǎn)品賦予了顏色含義，而不是顏色賦予了產(chǎn)品含義。金、銀、銅 PCB上用什么好？顏色說(shuō)清楚了，再來(lái)說(shuō)說(shuō)PCB上的貴重金屬吧！一些廠商

14、在宣傳自己的產(chǎn)品時(shí)，會(huì)特別提到自己的產(chǎn)品采用了沉金、鍍銀等特殊工藝。這種工藝又有什么用處呢？PCB表面需要焊接元件，就要求有一部分銅層暴露在外用于焊接。這些暴露在外的銅層被稱為焊盤，焊盤一般都是長(zhǎng)方形或者圓形，面積很小。在上文中，我們知道PCB中使用的銅極易被氧化，而在刷上了阻焊漆后，唯一暴露在空氣中的就是焊盤上的銅了。如果焊盤上的銅被氧化了，不僅難以焊接，而且電阻率大增，嚴(yán)重影響最終產(chǎn)品性能。所以，工程師們才想出了各種各樣的辦法來(lái)保護(hù)焊盤。比如鍍上惰性金屬金，或者在表面通過(guò)化學(xué)工藝覆蓋一層銀，要不然干脆用一種特殊的化學(xué)薄膜覆蓋銅層，阻止焊盤和空氣的接觸。PCB上暴露出來(lái)的焊盤，銅層直接裸露在

15、外。這部分需要保護(hù)，阻止它被氧化從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，無(wú)論是金還是銀，工藝本身的目的都是阻止被氧化、保護(hù)焊盤，在接下來(lái)的焊接工藝中確保良品率。不過(guò)采用不同的金屬，會(huì)對(duì)生產(chǎn)工廠使用的PCB的存放時(shí)間和存放條件提出要求。因此PCB廠一般會(huì)在PCB生產(chǎn)完成交付客戶使用前，利用真空塑封機(jī)器包裝PCB，最大限度地確保PCB不發(fā)生氧化損害。而在最后元件上機(jī)焊接之前，板卡生產(chǎn)廠商還要檢測(cè)一次PCB的氧化程度，剔除氧化PCB，保證良品率。最終消費(fèi)者拿到的板卡，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了各種檢測(cè)，長(zhǎng)時(shí)間使用后的氧化幾乎只發(fā)生在插拔連接部位，對(duì)焊盤和已經(jīng)焊接好的元件，則沒有什么影響了。由于銀和金的電阻更低，那么在采用了銀和金等特殊金屬

16、后，會(huì)不會(huì)減少PCB使用時(shí)的發(fā)熱量呢？我們知道，影響發(fā)熱量的最大因素是電阻。電阻又和導(dǎo)體本身材質(zhì)、導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度相關(guān)。焊盤表面金屬材質(zhì)厚度甚至遠(yuǎn)低于0.01毫米，如果采用OST(有機(jī)保護(hù)膜)方式處理的焊盤，根本不會(huì)有多余厚度產(chǎn)生。如此微小的厚度(或者幾乎沒有厚度)所表現(xiàn)出來(lái)的電阻幾乎等于0，甚至無(wú)法計(jì)算，當(dāng)然也不會(huì)影響到發(fā)熱量了。有利有弊 兩倍銅是什么？?jī)杀躲~并不是突然冒出來(lái)的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)由于對(duì)PCB的穩(wěn)定性和耐久性有幫助，早已被使用在對(duì)穩(wěn)定性要求極為嚴(yán)格的軍用設(shè)備、巨型計(jì)算機(jī)等特殊場(chǎng)合下。不過(guò)近來(lái)隨著PC對(duì)性能和穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，它才以兩倍銅的名稱出現(xiàn)在用戶面前。兩倍銅技術(shù)也和P

17、CB的結(jié)構(gòu)有關(guān)。通常情況下PCB中的銅層是這樣規(guī)定的：一盎司(約28.35克)重的銅，均勻分布在一平方英寸(929.0304平方厘米)的面積上，形成厚度約為0.035毫米厚的銅箔，稱為一盎司銅箔。而兩倍銅特點(diǎn)在于在同樣的面積(929.0304平方厘米)上使用了兩盎司重量的銅，最終可以得到厚度約0.07毫米的兩盎司銅箔。兩倍銅技術(shù)結(jié)構(gòu)使用更厚的銅箔可以有效降低電阻，并能提升PCB承載電流的數(shù)值。比如采用一盎司銅箔設(shè)計(jì)PCB，在設(shè)計(jì)線寬為2mm的時(shí)候，最大電流通過(guò)能力只有4A，如果采用兩盎司銅箔，則上升至4.3A，最大電流通過(guò)能力增加了10%左右。同理，在電流不增大的情況下，銅箔更厚，電阻更低，則

18、能降低產(chǎn)品使用中的發(fā)熱量，這也是兩倍銅的有利因素。既然銅層增厚了，是不是兩倍銅的產(chǎn)品PCB看起來(lái)一定比傳統(tǒng)的一倍銅產(chǎn)品更厚呢？實(shí)際上并不是這樣。目前兩倍銅技術(shù)只在PCB的電源層和接地層采用，厚度僅僅增加0.07毫米，肉眼根本無(wú)法觀察出來(lái)。此外，PCB的厚度并不僅僅只和銅箔相關(guān)，PCB中絕緣層對(duì)PCB的厚度也有很大影響。由于各類PCB絕緣層厚度存在差異，有可能出現(xiàn)10層PCB主板與4層PCB主板厚度完全相同的情況，所以我們無(wú)法從外觀上判斷一塊主板是否采用了兩倍銅技術(shù)。同時(shí)需要注意的是，兩倍銅技術(shù)帶來(lái)的也不全是優(yōu)點(diǎn)。采用兩倍銅后，PCB的銅箔會(huì)更厚一些，這就需要更厚的絕緣層材料。但此時(shí)又有新的問題

19、產(chǎn)生，絕緣層的厚度和PCB的特性阻抗相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，絕緣層越厚，特性阻抗越高。而更高的特性阻抗會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品在高頻率下的穩(wěn)定性。為了降低特性阻抗，廠商會(huì)在對(duì)頻率要求較高的產(chǎn)品如顯卡上采用極薄的絕緣層，此類極薄絕緣層遇上較厚的銅箔，會(huì)在銅箔空隙處產(chǎn)生溝槽導(dǎo)致PCB無(wú)法良好粘貼，最終報(bào)廢。因此兩倍銅技術(shù)在PCB中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用還只限于特定產(chǎn)品。目前主板上兩倍銅應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，這是因?yàn)橹靼錚CB的絕緣層較厚，PCB層數(shù)較少。而顯卡上兩倍銅技術(shù)尚未大規(guī)模鋪開，最終是否全面應(yīng)用兩倍銅技術(shù)還需要視技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需求而定。本期看點(diǎn)1.對(duì)PCB的顏色，我們始終記?。寒a(chǎn)品賦予了顏色含義，而不是顏色賦予了產(chǎn)品

20、含義。2.PCB上使用金、銀、銅等材料處理焊盤，是為了保證焊接可靠和抗氧化，并不會(huì)對(duì)穩(wěn)定性和發(fā)熱量帶來(lái)影響，更不會(huì)影響到消費(fèi)者的使用。3.兩倍銅技術(shù)雖然能有效降低溫度、提供更高的電流，但也有一定的缺陷。我們花了兩期時(shí)間為大家介紹了PCB的相關(guān)內(nèi)容。如果說(shuō)PCB是主板的“身軀”，那么芯片組就是主板的“大腦”和“脊椎”。這些重要的“大腦”和“脊椎”都有哪些功能、有什么作用呢？本期就帶大家進(jìn)入主板芯片組的世界。說(shuō)起CPU，大家都認(rèn)為是整臺(tái)電腦中最重要的部件；說(shuō)起GPU，大家也會(huì)認(rèn)為沒有它不能顯示絢麗的3D畫面。那么說(shuō)起芯片組，大家又有什么看法呢？芯片組是主板最核心的部分，它決定了主板的性能高低。以往

21、，參照在主板上所處位置的不同，芯片組又分為北橋芯片和南橋芯片，其中，北橋芯片又占據(jù)了主導(dǎo)地位，那么它們各自起到什么作用？而現(xiàn)在，芯片組又呈現(xiàn)了融合的趨勢(shì)，從雙芯片到單芯片，從單芯片到逐漸被CPU“吞噬”，這個(gè)過(guò)程又是怎么回事呢？PC系統(tǒng)中的物流中心芯片組的作用大家都知道，CPU就像系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)處理各種各樣的數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)是誰(shuí)送過(guò)來(lái)，誰(shuí)調(diào)配出入的呢？這就得找我們本期的主角芯片組了。雙芯片時(shí)期的芯片組結(jié)構(gòu)示意圖，看起來(lái)頗為復(fù)雜芯片組的作用是配合CPU和其它設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)給出的命令，把CPU需要的數(shù)據(jù)合理分配，該存儲(chǔ)的存儲(chǔ)，該讀取的讀取，該刪除的刪除。如果把電腦比喻為一個(gè)大工廠的話，CPU是生

22、產(chǎn)與控制中心，內(nèi)存是物料中轉(zhuǎn)站，硬盤是倉(cāng)庫(kù)，芯片組則是物流中心。物流中心根據(jù)生產(chǎn)中心的需求，將大工廠內(nèi)的物料按需調(diào)配，并保證這些物料在傳輸過(guò)程中不出問題。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，物流中心的地位也是非常重要的，如果沒有物流中心，生產(chǎn)中心肯定無(wú)法順利得到原材料供應(yīng)，也就不可能完成生產(chǎn)任務(wù)，至于倉(cāng)庫(kù)和物料中轉(zhuǎn)站就更難以順利運(yùn)轉(zhuǎn)了。沒有芯片組這個(gè)物流中心發(fā)揮作用，整個(gè)系統(tǒng)肯定會(huì)處于亂糟糟的癱瘓地步。那么這個(gè)物流中心到底怎樣調(diào)度數(shù)據(jù)的呢？不要著急，芯片組自有一套好辦法，請(qǐng)繼續(xù)往下看吧！條條大路通羅馬芯片組的總線說(shuō)起芯片組，有一個(gè)永遠(yuǎn)繞不過(guò)去的話題，那就是總線?？偩€的名字看起來(lái)很奇怪，實(shí)際上理解卻很簡(jiǎn)單。打比方

23、來(lái)說(shuō)，京廣鐵路是我國(guó)重要的鐵路干線，北京到廣州的絕大部分貨物、客源都得走京廣線?？偩€，就是電腦的京廣鐵路，CPU到北橋、北橋到南橋、顯卡到北橋都需要修路，這些路就像生活中的鐵路一樣，將各個(gè)重要的“點(diǎn)”串聯(lián)起來(lái)。沒有京廣線，北京到廣州的物流客流就不通暢；沒有總線，系統(tǒng)中各個(gè)地方的數(shù)據(jù)傳輸肯定無(wú)法保證。說(shuō)到這里，總線的作用就呼之欲出了總線是連接主板或安裝在主板上的各個(gè)重要部件之間的“交通要道”，幾乎所有的數(shù)據(jù)流都得服從總線的調(diào)配。單芯片結(jié)構(gòu)示意圖，整個(gè)系統(tǒng)看起來(lái)要簡(jiǎn)潔一些那么總線和北橋又有什么關(guān)系呢？我們先來(lái)想想，京廣線這么龐大的鐵路，肯定得安排一個(gè)專門的調(diào)度機(jī)構(gòu)，要不然列車根本就不能正常運(yùn)行你要

24、往北，我就偏往南，大家很快就堵在一起了。北橋內(nèi)部包含了總線的調(diào)度部分，專門負(fù)責(zé)各種各樣的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度。傳統(tǒng)的架構(gòu)中，CPU只能通過(guò)前端總線和北橋鏈接，而前端總線又負(fù)責(zé)了CPU和南橋、CPU和顯卡等重要部件的通訊，在這種情況下，北橋就只好根據(jù)“先來(lái)后到、輕重緩急”來(lái)區(qū)分這些數(shù)據(jù)傳輸要求，著急的排在前面，不慌的排在后面。如果沒有北橋內(nèi)部的總線調(diào)度機(jī)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)都得擠在一起，誰(shuí)也別想落個(gè)好。早期的芯片組分工非常清楚，因此最終產(chǎn)品也是“分居”的北橋和南橋各司其職。北橋負(fù)責(zé)疏通CPU、內(nèi)存、顯卡、南橋之間的數(shù)據(jù)，南橋負(fù)責(zé)硬盤、網(wǎng)絡(luò)、聲卡、USB等設(shè)備的數(shù)據(jù)并通過(guò)北橋傳輸給CPU等重要部件。南橋和北橋之

25、間的數(shù)據(jù)溝通采用專門的總線連接。不過(guò)，隨著時(shí)間發(fā)展，這種“分權(quán)合作”的方式很快又不能滿足需求了，接下來(lái)，總線會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？分權(quán)合作還是中央集權(quán)芯片組總線的進(jìn)化過(guò)程我們說(shuō)過(guò)，傳統(tǒng)的架構(gòu)中北橋擁有總線的調(diào)度權(quán)力。最典型的情況出現(xiàn)在Pentium 4、Core 2 Duo、Athlon XP等處理器以及與之搭配的芯片組上。這些處理器都通過(guò)前端總線和北橋相連。也就是說(shuō)，前端總線是CPU統(tǒng)管系統(tǒng)、收發(fā)數(shù)據(jù)的唯一通道。這樣做在早期的好處很多，比如數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、傳輸速度也不錯(cuò)，集成化的北橋也能很好的滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸“分工明確”的需求。不過(guò)隨著CPU的性能漸漸提高，前端總線的傳輸帶寬卻難以跟上CPU對(duì)

26、數(shù)據(jù)帶寬“饑渴”的需求。比如Core 2 Duo的最高主頻普遍提升到了2.8GHz甚至3GHz，但前端總線頻率始終難以跨越1.6GHz這個(gè)門檻。這樣發(fā)展下去肯定會(huì)阻礙CPU性能的進(jìn)一步提升。技術(shù)人員想了很多辦法，最后決定：與其讓CPU在不斷的等待中浪費(fèi)時(shí)間，干脆另外修一條路，直接通向內(nèi)存甚至GPU。這就好比京廣線不夠用了，干脆再修一條京九線，不但大大緩解了京廣線的壓力，還能帶來(lái)不少的好處。在CPU內(nèi)置了內(nèi)存控制器后，由于CPU讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)不再需要經(jīng)過(guò)北橋，步驟少了一環(huán)，需要的時(shí)間也少了不少，數(shù)據(jù)延遲大大降低。但是，這條路修起來(lái)之后，會(huì)對(duì)“物流中心”芯片組產(chǎn)生什么影響呢？這就是芯片組從雙芯片到單

27、芯片的轉(zhuǎn)折點(diǎn)了。合二為一還是兼并聯(lián)合越來(lái)越“小”的芯片組CPU有了內(nèi)存控制器，芯片組的作用就大大弱化了。最典型的例子就是在發(fā)布了Athlon 64處理器后，作為當(dāng)時(shí)AMD平臺(tái)最大芯片組提供廠商的NVIDIA，干脆將原有北橋剩下的PCI-E總線和其它設(shè)備以及南橋“打包”，做成單芯片nForce 4出售。從此開始，芯片組功能弱化、CPU集成化的趨勢(shì)就越來(lái)越明顯。相比AMD，新一代的英特爾Core i7/i5/i3處理器就更進(jìn)一步，北橋已經(jīng)和CPU“合為一體”，因此在主板上只布置了功能類似于南橋的單顆芯片，這也是P55、H55芯片組都是單芯片產(chǎn)品的根本原因。CPU徹底“吸納”了內(nèi)存控制器和PCI-E

28、總線控制器等重要部件后，主板上的重要功能就基本上全部被CPU“包圓”了。從目前的發(fā)展情況看，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，南橋所統(tǒng)管的磁盤、外設(shè)類的控制器很可能都會(huì)被CPU“包容并兼”，那個(gè)時(shí)候芯片組就徹底“消失”。除了BIOS、供電、I/O接口等設(shè)備所需的芯片外，主板上就只剩下大量的插槽和接口?？偟膩?lái)說(shuō)，從早期的主板上遍布芯片，到芯片組分工協(xié)作，以及現(xiàn)在的單一芯片，未來(lái)的主板將很可能只剩下插接件。這符合人們追求更簡(jiǎn)約、更簡(jiǎn)單的生活的要求。本期看點(diǎn)1.芯片組是主板的“大腦”，在整個(gè)PC系統(tǒng)中起到物流中心的作用。2.北橋芯片是芯片組起主導(dǎo)作用的部件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度工作。南橋芯片則主要負(fù)責(zé)I/O接口的控制，I

29、/O總線的通信，比如USB、SATA、音頻、鍵盤等，都是交由南橋來(lái)管理和協(xié)調(diào)。3.傳統(tǒng)架構(gòu)芯片組的很多功能都整合到了CPU當(dāng)中，當(dāng)芯片組越來(lái)越簡(jiǎn)單的時(shí)候，主板的重要性也在逐漸降低，PC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會(huì)更加簡(jiǎn)單。更高階的游戲應(yīng)用催生了雙卡乃至多卡互聯(lián)技術(shù)盡管現(xiàn)在單顆GPU的運(yùn)算能力已經(jīng)非常強(qiáng)了，但對(duì)于很多極限玩家而言仍然不夠用。例如在一些大型3D游戲中，我們將畫面調(diào)節(jié)到19201080甚至更高的分辨率，開啟高倍抗鋸齒功能之后，即便是頂級(jí)顯卡也不一定能夠獨(dú)力承擔(dān)下來(lái)。俗話講“一個(gè)好漢兩個(gè)幫”，當(dāng)一個(gè)GPU頂不住的時(shí)候，還可以為它找到志同道合的伙伴來(lái)幫忙。NVIDIA的多路顯卡技術(shù)叫做SLI，而AMD

30、的多路顯卡互聯(lián)技術(shù)叫做CrossFire。目前二者的驅(qū)動(dòng)程序最多可以支持4個(gè)GPU核心參與運(yùn)算，但具體到主板端，支持NVIDIA SLI技術(shù)的主板可以使用3塊顯卡(31模式)，或者使用兩塊雙“芯”顯卡組成Quad SLI(22模式)，但是不能支持41模式；AMD的CrossFire組件方式更加靈活，可以是41模式，也可以是22模式。一般來(lái)講雙路SLI和CrossFire并不能達(dá)到，兩倍于單卡的效果，而是要乘以一個(gè)系數(shù)，如1.8倍或者1.6倍；多卡互聯(lián)的情況也是類似的，隨著顯卡數(shù)量的增加，性能的增加并不與成本的增加值成比例。并不安于現(xiàn)狀的GPU上面我們說(shuō)到，GPU除了能用作圖形渲染任務(wù)之外，還有

31、余力去做一些其它用途。套用蜘蛛俠里的一句話：“能力越大，責(zé)任也就越大”，GPU并不滿足于現(xiàn)狀，于是便打起了從CPU、聲卡哪里分得更多“蛋糕”的主意。說(shuō)起這段故事，還得追溯到NVIDIA GeForce 8800 GTX年代，那時(shí)候NVIDIA發(fā)布了一個(gè)名為“CUDA”的程序開發(fā)包。簡(jiǎn)單來(lái)講，就是利用CUDA這個(gè)平臺(tái)，讓更多以前需要CPU來(lái)處理的任務(wù)，包辦給GPU去運(yùn)算。隨著開發(fā)進(jìn)程的加速，支持CUDA的應(yīng)用越來(lái)越多，軟件也逐漸豐富起來(lái)，其中對(duì)于PC用戶來(lái)講最主要的兩個(gè)用途就是壓縮文件和CUDA解碼高清視頻的應(yīng)用。CUDA發(fā)布后，AMD方面也發(fā)布了Stream通用加速技術(shù)，究其原理與CUDA非常

32、相似，但二者之間沒有辦法融會(huì)貫通。為了解決兩者通用的問題，2009年初，不少IT巨頭牽線組成了OpenCL通用計(jì)算聯(lián)盟，共同致力于推動(dòng)CPU、GPU、DSP(數(shù)碼設(shè)備的專用處理器)以及其它一些專用設(shè)備的通用化進(jìn)程。除此之外，GPU也在扮演一些其它的角色，例如在搭配了HDMI接口之后，GPU甚至能夠?qū)Ω咔逡曨l中所包含的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，而這在以前是音效芯片的專利，現(xiàn)在GPU的用途正在進(jìn)一步擴(kuò)大。元器件逐個(gè)數(shù)5 從PWM看主板供電設(shè)計(jì)主板沒電怎么玩？作為一臺(tái)電腦的平臺(tái)和基礎(chǔ)，主板不僅僅承載了所有的配件，還為這些配件提供“動(dòng)力”保證。主板的供電設(shè)計(jì)是怎么樣的呢？我們常常在各種各樣的宣傳廣告、介紹文章

33、中看到諸如“超級(jí)24相供電設(shè)計(jì)”、“豪華5+1供電方案”等字眼。多相供電有什么好處，“+1”之類的設(shè)計(jì)又代表什么？其實(shí)這些都不難，現(xiàn)在就帶你了解主板供電設(shè)計(jì)的方方面面。主板供電的發(fā)展之路，從一相開關(guān)供電談起主板供電技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，從早期的線性供電，發(fā)展到今天的開關(guān)供電，已經(jīng)再難尋覓更大的突破。那這所謂的開關(guān)供電是怎么回事呢？別急，馬上為你揭曉答案，我們得從最基礎(chǔ)的一相開關(guān)供電看起。供電電路的核心PWM芯片單獨(dú)的一相開關(guān)供電(以下簡(jiǎn)稱一相供電），包括了PWM芯片(也就是所說(shuō)的脈沖寬度調(diào)節(jié)芯片)，電容、電感、MOSFET以及必要的導(dǎo)線。在供電電路工作時(shí)，PWM芯片會(huì)控制MOSFET輪流導(dǎo)通，

34、并通過(guò)電感和電容組成的LC濾波電路，最終輸出純凈、穩(wěn)定的直流電?？此坪軓?fù)雜，其實(shí)很簡(jiǎn)單：在整個(gè)供電電路中，PWM芯片就是核心，它好比樂隊(duì)的總指揮一樣，控制著供電電路的開和關(guān)，也確定了供電電路的相數(shù)。PS：電感、電容和MOSFET的作用1.電感本是指線圈在磁場(chǎng)中活動(dòng)時(shí)，所能感應(yīng)到的電流的強(qiáng)度，主板上電感的當(dāng)然不是這些電流，這里所說(shuō)的電感其實(shí)是指利用利用電磁感應(yīng)對(duì)電路產(chǎn)生影響的元件。 2.主板上的電容就好比水桶一樣，專門存儲(chǔ)電荷。目前主板供電部分使用的電容多是固態(tài)電容，憑借其不會(huì)爆漿的優(yōu)良傳統(tǒng)，主板的安全性也得到了提升。 3.MOSFET的全稱是Metal Oxide Semicoductor F

35、ield Effect Transistor(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)，念著很饒口吧！我們不需要深究它的工作本質(zhì)，只需要知道這玩意兒是整個(gè)供電部分中最熱的部分，是影響供電能力比較重要的部件。相數(shù)是咋回事兒？且聽俺一一道來(lái)說(shuō)到這相數(shù)，也許有的朋友會(huì)犯迷糊，其實(shí)相數(shù)指的就是供電電路中有完整供電能力的“模塊”個(gè)數(shù)。說(shuō)到這兒，我們不妨把供電電路想象成馬車，當(dāng)有一條馬拉著這輛車的時(shí)候，這輛馬車就叫做一相供電。如果馬車配有兩匹馬，那么就可以叫做2相供電。以此類推，目前能看到應(yīng)用在主板上的單顆PWM芯片最多可控制12相供電電路。也就是說(shuō)有十二匹馬同時(shí)在拉這輛馬車。拋開拉車的馬匹，控制馬匹的車夫其實(shí)就是PW

36、M芯片，它決定了主板的相數(shù)，比如一顆能控制6相供電的PWM芯片，它可以控制六匹馬為之供電。但是如果硬要再加兩匹馬，組成8相供電，已經(jīng)超過(guò)極限的PWM芯片就無(wú)法讓全部的馬匹工作，只能選擇其中6條發(fā)揮作用，反之如果只有4匹馬來(lái)拉車，PWM芯片就能輕松搞定，不會(huì)出現(xiàn)心有余而力不足的情況。數(shù)電感并不靠譜，主板供電電路是這樣看的在了解了主板的供電基本原理后，我們就可以實(shí)踐一下，看看一款主板到底屬于幾相供電。在絕大部分玩家的眼中，電感的數(shù)量就代表了供電電路的數(shù)量。這樣做有一定道理，但不完全正確。上文中我們總結(jié)到：PWM芯片決定了供電電路的相數(shù)。在最基本的供電電路中，電感數(shù)量和供電相數(shù)總是相同的。比如6相供

37、電，會(huì)使用一顆控制6相PWM的芯片，外加6顆電感、12顆MOSEFT和若干電容。但實(shí)際產(chǎn)品卻和我們的想法大相徑庭。市售很多主板會(huì)在只有6相PWM芯片的供電電路中使用12顆甚至24顆電感，如果單純數(shù)電感的話，難免判斷失誤。出現(xiàn)這種問題的主要原因還是成本和供電能力的博弈。如今的處理器在用電方面?zhèn)€個(gè)都“如狼似虎”，要養(yǎng)活這些大胃口的家伙，供電電路就需要輸出更大的電流才成。傳統(tǒng)的一相供電有一顆電感、上橋和下橋共兩顆MOSFET，在全速25A電流工作時(shí)溫度較高，單相供電電流難以提升。如果每相供電采用兩顆上橋和兩顆下橋共四顆MOSEFT、甚至兩顆電感，雖然不能提升一倍的電流供給，但卻能夠有效降低供電元件工

38、作溫度，并提升每相供電能力，這就是通常所說(shuō)的并聯(lián)。這樣看來(lái)，數(shù)電感的朋友就要多留個(gè)心眼了，如果廠商采用了電感并聯(lián)的設(shè)計(jì)方法，那數(shù)出的電感數(shù)量就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際的供電相數(shù)。其實(shí)，不會(huì)看設(shè)計(jì)沒關(guān)系，對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，你只需要查清楚PWM的型號(hào)，弄清PWM真正的供電相數(shù)就能得到你想要的答案了。揭開并聯(lián)電路的紅蓋頭，它們可不是劣質(zhì)產(chǎn)品別被圖中的12顆電感給“忽悠”了。其實(shí)這是采用并聯(lián)方式的六相供電。 就像我們?cè)趫D中標(biāo)注的一樣，每?jī)上喙╇婋娐方M成了一個(gè)并聯(lián)電路。千萬(wàn)甭以為采用并聯(lián)方式供電方案的主板就要矮人一頭，現(xiàn)在有很多主板采用了并聯(lián)電感和MOSFET的方法。假如這些產(chǎn)品在采用并聯(lián)方式以前，最大只能提供10

39、0A左右的電流，為了增加它的供電能力，我們?yōu)槊肯嚯娫炊嘣黾右活w電感和一顆MOSEFT，雖然無(wú)法成倍的提升性能，但也能為其提供多達(dá)140A甚至更多的電流，這也在很大幅度上提升了供電能力?！皵?shù)電感黨“注意了，這可不是6相供電，其實(shí)它只有5相供電，最上角的 電感主要用于濾波，和供電電路無(wú)關(guān)。 這里我們可以把原本容納電流的電感和MOSFET想象成一根水管，電流通過(guò)這根水管從起點(diǎn)流向終點(diǎn)，每次從管道里能流出100A的電流。當(dāng)“水”量無(wú)法填飽用電“大戶”的時(shí)候，咱們就得在這根管道中再接駁一根管道來(lái)送出電流。雖然新接管道后，每根管道只能提供70A左右的電流，但由于電流都從一根管子里流出來(lái)，其實(shí)際性能已經(jīng)得到

40、了大幅提升，喂飽那些供電“大戶”也就不在話下了?！?1”設(shè)計(jì)哪里來(lái)？CPU加強(qiáng)，供電需要與時(shí)俱進(jìn)現(xiàn)在的主板可不單純是6相供電，12相供電。越來(lái)越多的主板說(shuō)它們的供電是“4+1相”、“6+2相”，這又是怎么回事呢？其實(shí)這還是為了保證處理器的穩(wěn)定運(yùn)行。如今，傳統(tǒng)的處理器核心供電方案已經(jīng)無(wú)法滿足處理器地用電需求。為此，英特爾和AMD拿出了相應(yīng)的對(duì)策，為了保障新產(chǎn)品的性能，兩家公司都為處理器內(nèi)部集成的特殊模塊提供單獨(dú)的供電。這也就是“+1”、“+2”的由來(lái)。比如，AMD要求AM3接口的主板設(shè)計(jì)必須為HT3.0總線控制器和DDR3內(nèi)存控制器提供單獨(dú)的供電。英特爾則要求為處理器內(nèi)部集成的內(nèi)存控制器、PCI

41、-E總線控制器以及其它北橋設(shè)備提供單獨(dú)供電。也就誕生了前文所說(shuō)的“4+1相”、“6+2相”等供電方案。 HYPERLINK /p/1438203130 l # 我也說(shuō)一句在上期雜志中,我們介紹了板卡開關(guān)電源電路中常見的PWM芯片特點(diǎn),在本期文章中我們就和大家一起來(lái)繼續(xù)探討一下與PWM芯片相輔相成的MOSFET元件的特點(diǎn)。現(xiàn)代板卡為什么會(huì)首選MOSFET做為供電元器件呢？目前主流的MOSFET有何特點(diǎn)呢？在本期文章中我們就和大家一起來(lái)全面了解一下這個(gè)熟悉而又陌生的元件。MOSFET是什么？在各種開關(guān)電源的開關(guān)電路中，我們都可看到MOSFET的身影。在主板中，該元器件常位于CPU插座和主板外部接口

42、之間，在內(nèi)存插槽和外部顯卡插槽的旁邊也有零星分布。在顯卡上，顯卡的核心和顯存供電部位皆可見到該元器件。從元器件排列狀況來(lái)看，MOSFET常以2個(gè)一組或1上2下(3個(gè))、2上2下(4個(gè))排列，由多組成對(duì)同類元件組成多相供電單元，與PWM芯片、電感、電容等元器件一起為CPU/GPU等部件提供穩(wěn)定電壓。采用D-PAK封裝的MOSFET，4相供電，每相采用三個(gè)MOS管MOSFET究竟是什么呢？MOSFET的英文全稱是Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，中文意思為金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管。如果將這個(gè)英文拆開來(lái)看，我們可以發(fā)現(xiàn)該元器件的基本

43、特點(diǎn)Metal=金屬、Oxide=氧化物、Semiconductor=半導(dǎo)體、Field Effect=場(chǎng)效應(yīng)、Transistor=晶體管，所以MOSFET就是以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)控制半導(dǎo)體(S)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是由金屬、氧化物(SiO2或SiN)及半導(dǎo)體三種材料制成的器件。所以很多人也常將MOSFET簡(jiǎn)稱為“MOS管”或“場(chǎng)效應(yīng)管”。采用D-PAK封裝的主板內(nèi)存部位的MOSFETMOSFET與開關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)。眾所周知，開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管(如MOSFET)的開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源技術(shù)，所以M

44、OSFET屬于一種標(biāo)準(zhǔn)的(電)壓控(制)元件。采用D-PAK封裝的顯卡顯存部位的MOSFET從這種開關(guān)電源的基本工作原理就可看出，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC、2個(gè)及多個(gè)MOSFET、電容、電感等元器件構(gòu)成，在工作時(shí)，由PWM芯片進(jìn)行控制，電流先通過(guò)上橋MOSFET流入，利用線圈的存儲(chǔ)功能，將電能集聚在線圈中，然后關(guān)閉上橋MOSFET管，打開下橋的MOSFET，線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋MOSFET，再打開上橋讓電流進(jìn)入，如此反復(fù)進(jìn)行，輪流的開關(guān)(導(dǎo)通)MOSFET，以形成穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。這也就是“開關(guān)”電源這一名稱的來(lái)歷。在板卡上廣泛應(yīng)用的DCDC開關(guān)電源的基本

45、原理目前開關(guān)電源技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各種電源中，包含常見的AC(交流)DC(直流)，如PC電源、筆記本電腦的電源適配器、液晶顯示器的供電部位；DC(直流)DC(直流)，如常見的主板處理器供電電路、顯卡供電電路、數(shù)碼相機(jī)直流電路等應(yīng)用形態(tài)。MOSFET也因?yàn)殚_關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用而倍受關(guān)注。從封裝認(rèn)識(shí)MOSFET相比傳統(tǒng)的線性電路中的二極管、三極管等元器件，MOSFET是一種多路導(dǎo)電的單極型電壓控制器件，具有開關(guān)速度快、高頻特性好、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、安全工作區(qū)寬、無(wú)二次擊穿問題等顯著優(yōu)點(diǎn)，能為現(xiàn)代電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓。SOT封裝，可以看做是被小型化了的D-PAK早期常見的

46、MOSFET多采用D-PAK封裝，它是一種簡(jiǎn)單的的表面貼片封裝。共有三個(gè)腳，分別為柵極(G)、漏極(D)、源極(S)，通過(guò)PWM芯片在G、S間加控制信號(hào)便可改變D、S間的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。而為了更好散熱，一般都將漏極(D)的引腳剪斷不用，而用底部連通的漏極散熱片做漏極(D)，這樣可以將該元件直接焊接在PCB線路板上，利用PCB板擴(kuò)大散熱范圍。與其類似的有SOT(Small Out-Line Transistor)封裝的小功率MOSFET，其也是一種貼片型封裝，但體積比D-PAK封裝更小。8腳貼片式是SOP-8封裝的基本特征此外，SOP及TSOP也常見于MOSFET封裝。SOP(Small Out

47、-Line，小外形封裝，也被稱為SO)是一種很常見的封裝形式，SOP封裝的應(yīng)用范圍很廣，逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)。其常見的有SOP-8、SOP-16等不同針腳的封裝形式(后面的數(shù)字為針腳數(shù))。而在最常用的SOP-8的基礎(chǔ)上，眾多的廠商又推出了自家的相關(guān)兼容新封裝技術(shù)。例如，Philps的LFPAK和QLPAK封裝，意法半導(dǎo)體的Power SO-8封裝，安森美的WDFN8封裝，威世的Power-PAK和Polar-PAK封裝，瑞薩的WPAK、LFPAK封裝等。一款GT250

48、顯卡采用了6+2相供電，其使用的MOSFET采用了SOP-8封裝。近幾年，又出現(xiàn)了QFN(Quad Flat Non-leaded package，方形扁平無(wú)引腳封裝)形式的MOSFET，QFN是一種無(wú)引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個(gè)大面積裸露的焊盤，具有導(dǎo)熱的作用，在大焊盤的封裝外圍有實(shí)現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤。由于QFN封裝不像傳統(tǒng)的SO與TSOP封裝那樣具有鷗翼狀引線，內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑短，自感系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低，所以，它能提供卓越的電氣性能。通常，將散熱焊盤直接焊接在PCB電路板上，并且PCB中的散熱孔有助于將多余的功耗擴(kuò)散到銅接地板中，從而吸收多余的熱

49、量。所以其正逐步被新一代高集成度的MOSFET做為主要封裝形式。QFN封裝的MOS管通過(guò)外露的引線框架焊盤提供了出色的散熱性能，該焊盤具有直接散熱的通道，用于釋放封裝內(nèi)的熱量。而在MOSFET自身技術(shù)的改進(jìn)方面，如何通過(guò)改進(jìn)內(nèi)部互連技術(shù)，降低阻抗提高效能成為關(guān)鍵。并且，如何更好的為MOSFET散熱也成為近幾年發(fā)展的一個(gè)動(dòng)向。早期采用增加漏極散熱板與PCB線路板接觸面積的方式來(lái)加強(qiáng)散熱，而在這之后出現(xiàn)了將漏極(D)的散熱板朝上，在上面加裝散熱片進(jìn)行散熱的封裝形式，如瑞薩的LFPAK-i封裝、IR的Direct FET封裝。并且還出現(xiàn)了雙面都可以散熱的設(shè)計(jì)，如威世的Polar-PAK封裝。這讓新一

50、代板卡的MOSFET管上因此都有一列散熱片覆蓋。MOSFET在目前板卡中的應(yīng)用隨著處理器和GPU技術(shù)的不斷躍進(jìn)、功耗的不斷提升，這類產(chǎn)品對(duì)電源電路的供電需求也越來(lái)越高。目前主流的板卡已從從前的單相供電、兩相供電，紛紛邁入多相供電時(shí)代，一些高端產(chǎn)品甚至具備兩位數(shù)的供電電路(如24相)，以確保CPU的供電充足、電壓穩(wěn)定。通過(guò)板卡上的電感(通常為位于MOSFET旁的黑色正方體元件，也有銅線線圈狀的鐵氧體電感)數(shù)量及MOSFET數(shù)量(24個(gè))，就可基本判定這個(gè)板卡采用了幾相供電，每相供電使用了幾個(gè)MOSFET。TI的DualCool NexFET功率MOSFET具備高效的“雙面散熱技術(shù)”可將允許通過(guò)場(chǎng)

51、管的電流提高50%，可將封裝頂部熱阻從1015/W降至.2/W，從而將該封裝所能承受的功耗提升80%，設(shè)計(jì)人員無(wú)需增加終端設(shè)備尺寸，即可高度靈活地使用需要更高電流驅(qū)動(dòng)的處理器。一款低端顯卡，只配備了1相核心+1相顯存的供電模式，采用的是D-PAK封裝。一款主流主板，采用了8+2相供電模式，采用的是SOP-8封裝。在MOSFET發(fā)展的過(guò)程中，還出現(xiàn)了“MOSFET driver(MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片)”這樣的外圍元件，這種驅(qū)動(dòng)IC可有效地與低導(dǎo)通電阻功率MOSFET配合使用。憑借內(nèi)部引導(dǎo)二極管，MOSFET driver能驅(qū)動(dòng)N通道高端MOSFET，減少外部元件數(shù)量。同時(shí)，它的內(nèi)部先斷后接電路能

52、防止在外部MOSFET中產(chǎn)生擊穿電流。在低輸出電流的情況下，其同步啟動(dòng)控制插腳能斷開低端或同步MOSFET，從而最大程度地提高效率。在供電電壓低于額定電壓時(shí)，這類新型MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部欠壓閉鎖功能可防止MOSFET閘門驅(qū)動(dòng)，從而確保僅在閘門電壓足夠的情況下啟動(dòng)輸出MOSFET。其被一些中高端板卡所采用，可更好地提升板卡的性能和穩(wěn)定性、超頻性，值得用戶在選用板卡時(shí)關(guān)注。Microchip推出的低功率MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)IC，采用SOT封裝。全整合的DrMOS芯片，采用QFN封裝。此外，新手需要注意MOSFET driver和PWM芯片的一些不同，不要混為一談，雖然兩者都能通過(guò)互集成來(lái)實(shí)現(xiàn)

53、更低的成本。隨著技術(shù)的發(fā)展，全整合的DrMOS芯片也正被中高端板卡采用。DrMOS(整合式驅(qū)動(dòng)器MOSFET)是由Intel公司提出的半導(dǎo)體裝置封裝標(biāo)準(zhǔn)，它可將傳統(tǒng)MOSFET供電中分離的兩組MOS管和驅(qū)動(dòng)IC(MOSFET driver)以更加先進(jìn)的工藝整合在一塊芯片中，能夠讓PC在工作時(shí)更穩(wěn)定，更節(jié)能。為什么DrMOS這種整合式MOSFET驅(qū)動(dòng)器能更穩(wěn)定更節(jié)能呢？這是因?yàn)镸OS管就像一個(gè)“開關(guān)”，閉合時(shí)允許電流通過(guò)，斷開時(shí)切斷電流。閉合時(shí)由于內(nèi)部電阻，通過(guò)的電流會(huì)消耗在其上而形成無(wú)用功，斷開時(shí)由于晶體管電極間的漏電流也會(huì)消耗而作無(wú)用功。MOS管的高溫多由這兩種因素產(chǎn)生，而DrMOS將這個(gè)“

54、開關(guān)電路”整合在一個(gè)晶片內(nèi)，使其“開關(guān)”切換時(shí)間更短，內(nèi)部電阻和漏電流更低，效能也就高。本期看點(diǎn)1.MOSFET金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管是開關(guān)電路的重要組成部分。2.在主流板卡中MOSFET主要有D-PAK、SOP-8、QFN三類常見封裝形式。3.在主板和顯卡的開關(guān)電路中MOSFET被廣泛應(yīng)用，每相供電電路常會(huì)使用24個(gè)MOS管，而不僅是2個(gè)。4.整合式驅(qū)動(dòng)器MOSFET(DrMOS)可將傳統(tǒng)MOSFET供電中分離的兩組MOS管和驅(qū)動(dòng)IC(MOSFET driver)以更加先進(jìn)的工藝整合在一塊芯片中。我很小，但是很重要 方方面面看電容雖說(shuō)電容是板卡上最為常見的小元件，但當(dāng)你看到板卡上圓滾滾的

55、電容時(shí)，你又真正了解多少它內(nèi)部的知識(shí)呢？固態(tài)電容和液態(tài)電容說(shuō)了這么多年，究竟差別在哪里？鉭電容真的如傳說(shuō)中的那么好嗎？本期我們一起來(lái)回答這些問題。電容就是電的容器要了解電容，自然先要弄明白電容的原理。可別聽到原理就害怕，實(shí)際上電容本身的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。咱們可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，只要你有兩塊金屬板(比如包裝巧克力的鋁箔，或者香煙盒中的鋁箔紙)、一節(jié)電池、一個(gè)萬(wàn)用表、導(dǎo)線若干，就可以制造出最簡(jiǎn)單的電容。首先把兩片鋁箔壓平，然后將它們平行放置，但不要接觸。接下來(lái)，用導(dǎo)線分別將兩片鋁箔與電池的正負(fù)極連通，但記住，兩片鋁箔平行放置，一定不要接觸。連通一段時(shí)間后，撤掉電池，用萬(wàn)用表測(cè)量鋁箔之間的

56、電壓。這時(shí)你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使沒有電池，鋁箔中間依舊存在一定的電壓。這說(shuō)明了什么？?jī)善拷膶?dǎo)體，擁有儲(chǔ)存電能的能力。用專業(yè)的話總結(jié)一下：這是由于電荷在電場(chǎng)中受力移動(dòng)時(shí)，被導(dǎo)體之間的介質(zhì)阻擋，阻礙了電流的運(yùn)行，造成了電流的積累。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，電容的特點(diǎn)很像水庫(kù)。水庫(kù)在河流上阻礙了水流的正常運(yùn)行，因此水庫(kù)就擁有了庫(kù)容，形成人工湖。而在電容中，存儲(chǔ)的就是電荷。最基本的電容結(jié)構(gòu)圖上述實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)電的鋁箔紙，它們?cè)陔娙葜凶鳛閮蓧K導(dǎo)體，分別叫陽(yáng)極和陰極，代表著電容的正負(fù)兩極。除此之外，電容還需要絕緣體來(lái)阻止陰極和陽(yáng)極接觸，這個(gè)絕緣體被稱作介質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中的介質(zhì)是空氣，而在實(shí)際應(yīng)用中，電容的介質(zhì)有很多種，陶瓷、金

57、屬氧化物都可以作為介質(zhì)。介質(zhì)在很大程度上決定了電容的性能和參數(shù)，也決定了大部分電容的命名方式。此外，電容有一個(gè)很重要的特性是我們需要了解的，這就是隔直通交。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電容不能通過(guò)直流電，但交流電卻沒問題，這是由于交流電的周期性變化導(dǎo)致電容不停地充放電，因此電容難以阻擋交流電的導(dǎo)通。而電容對(duì)電流的阻礙作用，會(huì)隨著電流頻率的上升而逐漸減小。換句話來(lái)說(shuō)，電流的頻率轉(zhuǎn)換速度越快，電容就越可視為導(dǎo)線。電容的隔直通交特性，是電容絕大多數(shù)用途的重要依據(jù)。雖然電容的原理很簡(jiǎn)單，但本身的用途非常廣泛。在主板、顯卡中，電容既可用作儲(chǔ)能，也可用作濾波、耦合、旁路、溫度補(bǔ)償、調(diào)諧等。我們不需要深究這些作用的來(lái)龍去脈，

58、只需要牢牢記?。弘娙荩莾?chǔ)存電荷的容器，它能隔斷直流，導(dǎo)通交流，是板卡上最重要的元件之一。固態(tài)液態(tài)本一家，爆炸并非很可怕從電容的原理來(lái)看，它似乎并沒有太多“內(nèi)涵”。不過(guò)在實(shí)際使用中，根據(jù)使用環(huán)境和情況的不同，電容發(fā)展出了非常多的種類。我們先為大家介紹最常見電解電容。很多主板在供電部分使用了固態(tài)電容，在其它部分則使用液態(tài)電容，實(shí)際上它們都是鋁電解電容，結(jié)構(gòu)基本相同。電解電容是目前使用最廣泛的產(chǎn)品。我們常說(shuō)的液態(tài)電容、固態(tài)電容以及鉭電容其實(shí)都是電解電容。電解電容是根據(jù)電容的組成來(lái)分類的。它一般使用金屬箔做陽(yáng)極，可以導(dǎo)電的電解液(或其它固態(tài)電解物質(zhì)，如二氧化錳、有機(jī)半導(dǎo)體等)做陰極，在金屬箔鍍上一層

59、薄薄的、不導(dǎo)電的金屬氧化層做介質(zhì)。這三種物質(zhì)通過(guò)一定的幾何形狀纏繞、組合在一起，最終形成了電容。在電解電容中，目前使用最廣泛的是鋁電解電容。顧名思義，這種電容的陽(yáng)極是鋁，介質(zhì)則是氧化鋁。那么它的陰極是什么呢？我們先從實(shí)際產(chǎn)品說(shuō)起。目前板卡上使用最多的電容就是俗稱的液態(tài)電容和固態(tài)電容。實(shí)際上這些電容絕大部分都是鋁電解電容，它們的差別就是液態(tài)電容的陰極使用了液體狀的電解液，而固態(tài)電容的陰極則使用了固體的導(dǎo)電高分子材料。從電容結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，液態(tài)電容和固態(tài)電容基本相同。如果真要找出點(diǎn)什么不同的話，液態(tài)電容采用的液體并不是特別穩(wěn)定，在高溫下會(huì)產(chǎn)生膨脹甚至汽化，導(dǎo)致電容性能下降、甚至直接“爆炸”。雖然聽起來(lái)很

60、恐怖，但實(shí)際上電容爆漿并沒有那么可怕，多數(shù)電容在爆漿時(shí)都會(huì)通過(guò)開在電容頂部(或者下部)的“十字”或“K字”減壓防爆紋將內(nèi)部的氣體壓力釋放掉。從這個(gè)角度來(lái)看，“爆漿”只是液態(tài)電容在損壞時(shí)的一種表現(xiàn)形勢(shì)而已，并沒有傳說(shuō)中的“爆炸”那么大的威力，并且液態(tài)電容的十字防爆紋設(shè)計(jì)還能夠提醒使用者及時(shí)發(fā)現(xiàn)“傷殘”電容，是壞電容最明顯的標(biāo)志。因此當(dāng)我們?cè)诎蹇ㄉ峡吹焦钠饋?lái)，像帶了頂小帽子的電容時(shí)，就代表它已經(jīng)壞了。快要損壞的液態(tài)電容頂部鼓起，這是提醒用戶及時(shí)維修的明顯標(biāo)志。相比之下，固態(tài)電容內(nèi)部沒有液體，因此不存在“爆漿”的可能性，那么這是不是意味著固態(tài)電容就不會(huì)損壞呢？雖然固態(tài)電容有比液態(tài)電容更為優(yōu)秀的高低溫