Tartalomjegyzék
Számítógép nyomtatott áramköri lap segít az olyan összetevőknek, mint például RAM és CPU kommunikálnak egymással a zökkenőmentes működés érdekében.
Ezek a PCB-k, beleértve SSD PCB-k, HDD PCB-k, és HHD PCB-k, a PCB-ken belüli csatlakozások létrehozására használják, amelyek a következőkben találhatók tárolóeszközök, alaplaps, és perifériás bővítőkártyák az elektronikus kommunikáció és a hatalom eloszlás a rendszeren belül.
ELEPCB megvitatja PC lapok, a számítógép fő áramköri lapja, és a kapcsolódó alkatrészek ebben a cikkben.
A nyomtatott áramköri lap története
A számítógépes NYÁK a a számítógépes hardver fő hordozója, és fejlődését közvetlenül az elektronikus elemek, a protokoll-előírások és a gyártási technológia integrációja ösztönzi.
A kezdeti szakasz (1980-1990-es évek)
Ebben az időszakban az elsődleges technológia a következőkben testesül meg egyetlen vagy kétrétegű lap, a vezetékek sűrűsége alacsony, a diszkrét alkatrészek, mint például a ellenállások, a kondenzátorok dominálnak. A legfontosabb protokollok az ISA busz (ipari szabványos architektúra) és az IDE (Integrated Drive Electronics Interface) voltak. A kulcsfontosságú lapok ebben az időben az alaplap, amely magában foglalja a CPU foglalatok, memóriafoglalatok és ISA/PCI bővítő kártyák, pl. diszkrét grafikus kártyák, hangkártyák és hálózati kártyák, pl. ISA hangkártyák és PCI hálózati kártyák.
Néhány technológiát nyugdíjaznak, az alacsony sávszélességű (kb. 8 MB/s) ISA busz helyébe a 133 MB/s sávszélességű PCI busz lép; az IDE interfészt szintén felváltja a 6 Gb/s sebességű Serial ATA (SATA) interfész.
A középső időszak (2000-2010-es évek)
Ennek a fázisnak a vezető technológiája többrétegű a nagyobb kábelezési sűrűséget támogató és az elektromágneses interferenciát (EMI). Ami a vezető protokollokat illeti, a PCIe a PCI/AGP-t váltja fel a nagy sebességű perifériák és GPU-k szokásos interfészeként, míg az USB 3.0/3.1 a hagyományos soros/párhuzamos portokat váltja fel, és 5-10 Gbps adatátviteli sebességet támogat. A szükséges alaplapok közül az alaplapok beépített SATA-vezérlőket, Gigabit Ethernet PHY-kat és PCIe x16-os slotokat tartalmaznak; a GPU-k külön NYÁK-ok, amelyek PCIe x16-os támogatást és nagy teljesítményű tápellátást igényelnek.
A lecserélt technológiák: a PCI/AGP slotokat teljesen felváltotta a PCIe, a PS/2, VGA portokat USB-C, HDMI/DisplayPort.
A jelenlegi szakasz (a 2020-as évektől napjainkig)
Ebben a szakaszban a legjelentősebb technológiák a nagy sűrűségű összekapcsolás (HDI) és Bármely réteg összekapcsolása, amely több mint 10 réteg PCB-t képes feldolgozni microvia és lézer alapján. fúrás technológiával, így az ultravékony tervezés lehetséges, például a laptopok alkalmazása során. A PCIe Gen5/6, nagy sebességű jelkialakítás esetén a sebesség 32 GT/s és afelett, amelyhez szigorú impedanciaillesztést és veszteségszabályozást kell alkalmazni, pl. a Low-Dk anyagok; A DDR5 memória egyenlő hosszúságú kábelezést, valamint a jelintegritás érdekében differenciálpáros kialakítást igényel. Ami a fő lapokat és alkatrészeket illeti, az alaplap elsődleges összetevői a CPU foglalat (LGA 1700/AM5), PCIe Gen5 foglalat, USB4/TB4 vezérlő, és az energiaellátó rendszer többfázisú VRM-et (Voltage Regulator Module) használ a CPU/GPU túlhajtás támogatására, például 20 + fázisú tápegység; a GPU NYÁK egy 12 rétegű vagy több HDI lapot alkalmaz beágyazott GDDR6X videomemóriával és PCIe Gen5 interfésszel; az NVMe SSD-k M.2 interfész PCB-ket használnak, és támogatják a PCIe Gen4/5 x4 sávokat (8-16 GT/s).
Vannak lecserélt technológiák, a SATA SSD-ket felváltották az NVMe SSD-k, a sebességkülönbség 5x vagy több, és néhány hagyományos hűtési megoldást felváltottak a Vapor Chamber és a Graphen. Termikus Membrán.
| Színpad | Tech | Jegyzőkönyvek | áramköri lapok | Lecserélt Tech |
| 1980 - 1990s | Egy-/kétrétegű lapok, diszkrét alkatrészek dominálnak | ISA, IDE | Alaplap (beleértve a CPU aljzatot stb.), bővítőkártyák | ISA, IDE kapcsolódó |
| 2000 - 2010s | Többrétegű táblák | PCIe, USB 3.0/3.1 | Alaplap (beleértve a különböző alkatrészeket), GPU PCB | PCI/AGP, PS/2 stb. |
| 2020-as évek - most | HDI/Minden réteg, nagy sebességű jelek tervezése | N/A | Alaplap (beleértve a különböző alkatrészeket), GPU PCB, NVMe SSD | M.2 interfész - kapcsolódó, a hagyományos hőelvezetés része |
A számítógép fő áramköri lapja:
HDD, SSD és HHD
HDD PCB
A HDD PCB egy kétmagos ARM/DSP chip, ahol az ARM végzi a logikai vezérlést, a DSP pedig a szervopozíciót. Beágyazott előerősítő IC-t tartalmaz, amely javítja a jel-zaj arányt a szub-µV-os fejjel érkező jelek esetében. Az architektúra adaptív rezgéskompenzáló áramkört (AVC) is tartalmaz, amely piezoelektromos érzékelők segítségével valós időben kompenzálja a mechanikai rezgéshibákat.
SSD PCB
Az SSD NYÁK háromszintű tárolási hierarchiát kínál, SLC gyorsítótár réteggel (1-2 GB kapacitás), TLC/QLC főmemóriával és OP fenntartott hellyel. Támogatja a 176 rétegű 3D NAND egymásra helyezést, és Flyover kábelezést használ a jelkésleltetés csökkentése érdekében. A hierarchia tartalmaz továbbá egy LDPC hibajavító motort (>120bit/2KB hibajavítás) és egy dinamikus hőkezelő egységet.
HHD PCB
A HHD kártya egy FPGA-n és egy mechanikus vezérlőegységen (MCU) alapuló heterogén számítási platformot használ számítási tervként. Egy intelligens adattriázs rendszer, amely automatikusan a 8-16 GB-os XPoint 3D gyorsítótárba migrálja a gyakran (15%-nél többször) elért forró adatokat.
Az energiagazdálkodás hibrid üzemmódon keresztül történik, amelyben a mechanikus alkatrészek inaktív állapotában automatikus átkapcsolás történik SSD energiaellátási üzemmódba, és 40% energiamegtakarítás érhető el.
| TÍPUS | TELJES NÉV | DETAIL |
| HDD PCB | Merevlemez-meghajtó PCB | Merevlemezes mechanikus vezérlőpanel, integrált motorhajtás, fejpozicionálás, adatkonverzió és egyéb mechatronikus vezérlőmodulok |
| SSD PCB | Szilárdtest-meghajtó PCB | Teljesen félvezető tárolóvezérlő lapok, amelyek tartalmazzák a fő vezérlőchipet, a NAND flash memóriamezőt és a energiagazdálkodás modul |
| HHD PCB | Hibrid merevlemez PCB | Hibrid lemezes merevlemezek, összetett áramköri rendszerek HDD mechanikus vezérlőmodulokkal és SSD flash gyorsítótár modulokkal |
| ASPECT | HDD PCB | SSD PCB | HHD PCB |
| Alapvető összetevők | Spindelmotor meghajtó IC + Hang-tekercses motorvezérlő + Fejerősítő | Fő vezérlő SoC +DRAM gyorsítótár +NAND tömb | HDD vezérlőmodul +Flash vezérlő +Adatok kooperatív feldolgozó modulja |
| Interfész szabvány | SATA/PATA (akár 6 Gbps) | SATA/NVMe (akár 32 Gbps) | SATA + A fedélzeten PCIe Csatorna |
| PCB rétegek | 6-8 réteg (elektromágneses interferencia szigetelés) | 4-6 réteg (nagy sebességű jelintegritás) | 8-10 réteg (vegyes jelek izolációjának tervezése) |
| Energiafogyasztási jellemzők | Tipikus 5-7W (beleértve a motoros meghajtást) | 2-3W (mechanikus alkatrészek nélkül) | 4-5W (dinamikus energiafogyasztás-szabályozás) |
| Rezgésjelző | 60G/2ms (mechanikusl védelem kialakítása) | 1500G/0.5ms (minden szilárdtest szerkezet) | 300G/1ms (kettős védelmi mechanizmus) |
| Paraméter | HDD PCB | SSD PCB | HHD PCB |
| Vonalszélesség / Távolságtartás | 75μm / 75μm (hagyományos gyártási eljárás) | 50μm / 50μm (HDI folyamat) | 60μm / 60μm (hibrid eljárás) |
| Impedancia vezérlés | 100Ω ± 10% (differenciális jel) | 85Ω ± 5% (NVMe nagy sebességű jel) | 90Ω ± 8% (kompozit jelkövetelmény) |
| Hőelvezetés | Helyi rézfólia vastagítás (1oz → 2oz) | Egész tábla réz szubsztrát + hővezető ragasztótöltet | Zónázott hőelvezetés: vastag réz a mechanikus területen + hővezető oszlopok a flash memória területén |
| Megbízhatósági teszt | 1000 óra magas hőmérsékleten és magas páratartalom mellett (85°C / 85%RH) | 3000-szeres hőmérsékletciklus (- 40 °C → 125 °C) | 2000 óra vegyes környezeti teszt |
PC Board alkatrészek
Ahhoz, hogy elérje a számítógép nyomtatott áramköri kártya alkatrészek, az alapvető összetevők, és miért? Lehet, hogy meg kell tanulnia, mi az NVMe-oF (NVMe over Fabrics), mielőtt megtanulná, hogy mit csinálnak az egyes elemek.
Az NVMe-oF az NVMe (Non-Volatile Memory Express) protokoll hálózati protokollkiegészítése a tárolók távoli eléréséhez olyan hálózatokon, mint az Ethernet, az InfiniBand vagy a Fibre Channel. Jelentősen felgyorsítja az adatközpontok és a felhőalapú tárolók teljesítményét az NVMe alacsony késleltetésű, nagy átviteli teljesítményű tulajdonságainak elosztott tárolórendszerekben történő megvalósításával.
Az NVMe-oF nagysebességű jelekre képes nyomtatott áramköri lapokat (pl. 25G/100G Ethernet vagy PCIe Gen4/5), többrétegű lapokat, impedancia-szabályozást, alacsony veszteségű anyagokat és fejlett technológiákat igényel. jelintegritás tervek.
- Az NVMe-oF jelenleg egy feltörekvő technológia a tárolás területén, és nagyon gyorsan széles körű elfogadást nyer, különösen a hiperscale adatközpontokban és az AI/HPC-ben. alkalmazások.
- Az NVM Express Inc. ellenőrzi az NVMe-oF specifikációt, és frissíti azt, hogy további szállítási rétegeket (pl. TCP/IP, RoCEv2) és funkciókat (pl. többutas útvonalak, biztonsági javítások) tartalmazzon.
- A nagy gyártók (pl. Intel, Samsung, Dell) hardveres megoldásokat vezettek be az NVMe-oF számára, hogy ösztönözzék a vállalati SSD-kben, all-flash tömbökben való alkalmazást.
Nagy sebességű interfész-vezérlők
PCIe Retimer/Redriver
- A PCIe Retimer/Redriver kompenzálhatja a jel romlását nagy sebességű átvitel esetén, mint például a PCIe Gen5, a Retimer újra időzítheti a jelet, a Redriver pedig növelheti a meghajtó képességet.
USB4/TB4 PHY
- Az USB4/TB4 PHY támogatja a 40 Gbps-os adatátvitelt és a DisplayPort Alt módot a nagy sebességű adat- és videojelátvitelhez.
Tápegységek
DrMOS (meghajtó MOSFET)
- A DrMOS integrálja a meghajtó és MOSFET a parazita induktivitás és ellenállás csökkentése és a VRM hatékonyságának javítása érdekében.
GaN (gallium-nitrid) tápegységek
- A GaN-t nagy sűrűségű teljesítményű kialakításokban, például laptop töltőmodulokban használják, hogy elérjék a nagy teljesítmény átalakítási hatékonyság kis csomagokban.
Passzív komponensek
Nagyfrekvenciás MLCC (többrétegű kerámia kondenzátor)
- Nagyfrekvenciás Az alacsony ESR-rel rendelkező MLCC-ket a nagyfrekvenciás áramköri zajok kiszűrésére használják tehermentesítésre és szűrésre.
Magas Q induktorok
- A nagy hatásfok érdekében nagy Q-értékű induktivitásokat használnak DC-DC átalakítás az energiaveszteség csökkentése érdekében.
Számítógépes PCB technológiák, amelyeket ismernie kell
A számítógépes nyomtatott áramköri lapok különböző technológiákat és anyagokat tartalmaznak. Az anyagok tekintetében az alacsony Dk/Df értékű anyagok (pl. Panasonic MEGTRON6, Isola FR408HR) alacsonyabb Dk és Df értékekkel rendelkeznek a nagyfrekvenciás jelveszteség csökkentése érdekében, a hővezető szubsztrátumok (pl. alumínium szubsztrátumok fémmagos PCB-k) a nagy teljesítményű alkatrészek hőelvezetésére használható. A gyártás eljárás, a félig additív módszer (mSAP) képes 3/3μm vonalszélesség/tér elérésére, amelyet a CPU/GPU csomagok szubsztrátjának gyártásához használnak; az eltemetett alkatrész technológia pedig helyet takarít meg az ellenállások vagy kondenzátorok PCB-be ágyazásával.
| CLFS. | Részlet |
| Anyag | Low-Dk/Df anyagok: alacsony Dk és Df értékek a nagyfrekvenciás jelveszteségek csökkentése érdekében. Hővezető szubsztrátumok: nagy teljesítményű alkatrészek hőelvezetéséhez |
| Gyártás | mSAP: 3/3μm-es vonalszélesség/vonalosztás a CPU/GPU csomagok hordozóinak gyártásához Eltemetett alkatrész technológia: Ellenállások/kondenzátorok beágyazása a NYÁK belsejébe helyet takarít meg. |
Következtetés
A számítógépes nyomtatott áramkörök múltja mindig is az egyik legjelentősebb nagy teljesítmény, nagy sűrűségű, és nagy sebességgel. Az olyan technológiák, mint az NVMe-oF, a PCB technológiát előrevitték a jelintegritás és anyagok, valamint szabványok mint például a PCIe Gen5 és a DDR5 meghatározta a jelenlegi tervek technológiai határait.
A technológia fejlődésével egyre nagyobb mértékben függünk a számítógépes áramköri lapoktól. Az alaplap, amely mindent összeköt, az SSD nyomtatott áramköri lap, amely segít felgyorsítani a tárolást, vagy a HDD áramköri lap, amely a régi merevlemezeket vezérli, ezek a nyomtatott áramkörök szükségesek a számítástechnikai élmény zökkenőmentes működéséhez.
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian