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2007-04-09 10:40 出处:PConline 作者:万鹏 责任编辑:zhouxijian

九连环 环环相扣

研发过程:

  拿掉蓝宝显卡的散热器,首先映入眼帘的是2颗巨大的1950PRO核心芯片和一颗PCIE桥接芯片,还有16颗显存芯片密布其上。如此多数量的大面积芯片在一片尺寸有限的PCB上布置(不能超过9英寸否则很多机箱无法放置),只能要求电源等其它元件尽可能的小。此时问题开始出现:小型电源元件如何满足两颗1950PRO以及桥接芯片、16颗显存的巨大功率要求,单是1950PRO一颗芯片峰值电流就超过50A,而输出超过50A的传统电源元件包括MOSFET体积都相当庞大。为了解决这个异常矛盾的问题,蓝宝的RD花费了大量的时间来优化电源设计决方案,经过多种排列组合最后选定VOLTERRA公司三种电源芯片搭配PULSE公司的两组电感来解决。为显卡的两片1950PRO芯片供电的是一颗VOLTERRA VT1165M和4颗VT1165S构成的MULTIPHASE外加两组PULSE公司的并联电感。VT1165S采用CSP封装,电气特性异常优良,面积非常的小,散热很好,如此微小的体积还包含了可通过25A电流的MOS。VT1165S的标称输出电流是25A,笔者测试可以达到30A以上的持续恒稳电流输出,除了一个缺点外真是完美无缺(此缺点后段会说)。4颗VT1165S并联共可以输出100A电流,足以满足两颗1950PRO的需求。由于VT1165 MULTIPHASE的开关频率高于1MHZ,而且工作温度很高,ESR要求特别低,所以只能使用多颗大容量MLCC给电源滤波,蓝宝的方案是大约30颗左右的村田制作所X7R等级10UF 0603 MLCC。(一般所谓高档显卡上的铝、钽聚合物电容工作在超过300KHZ的开关频率上,性能将急剧恶化,因此无法给此电源滤波)。另外值得一提的是卡上采用了两组PULSE公司特别为VT1165设计的PA1312电感,每组PA1312电感其实是两颗40A电感并联而成,相当于每组输出80A的超大电流,而体积却很精简,和VT1165一起堪称绝配。由于每个1950PRO芯片各有8颗显存搭配,因此蓝宝工程师选用的电源是两颗CSP封装的VT233为之供电,VT233的面积比小拇指指甲盖还小,却包含了电源和MOS,可输出18A电流(8颗显存一般峰值电流合计是12A),应付显存超频所需的大电流绰绰有余。现在看起来问题解决了,电源芯片的体积小,输出电流大,可以满足显卡设计需求,新的问题出现了。

最后的莫西干人:蓝宝1950PRO DUAL研发侧

最后的莫西干人:蓝宝1950PRO DUAL研发侧

  为了解决在小面积PCB上提供大电流,所以蓝宝使用了CSP封装的MULTIPHASE电源芯片,可MULTIPHASE芯片由于复杂度太高,因此PIN脚也随之增加很多,随之走线也大为增多,又将给PCB设计带来很多麻烦,表一给出的是1950DUAL卡上主要芯片总的针脚数量,超过5700 PIN,大家可以设想一下在一片小小的PCB上LAYOUT那么多线路的难度有多大,而且蓝宝1950DUAL显卡的PCB仅仅是8层。为了更形象的说明此卡设计难度,这里举个例子:ATI目前最顶级的显卡1950XTX上主要元件总的PIN脚数大概在2000多,但是PCB层数却是12。因此这么多PIN脚所引出的线布置在小小的蓝宝1950 DUAL薄薄的8层PCB里,还要解决随之产生的可怕的电磁干扰问题,对任何一个LAYOUT设计工程师来说都是一场噩梦,好在最后工程师们通过一些特殊手段(这些是技术机密不便透露)以及对PCB阻抗控制终于解决了此问题。在蓝宝研发1950DUAL过程中碰到的问题不可谓不多,类似上面的工程问题多如牛毛,毕竟这样的卡太过复杂而且没有参照物,好歹他们最终克服众多环环相扣的困难,拿出了现在的产品。在这里本人无非想表达:一个显卡想成功真不容易,可要失败太轻松了,以上众多工程问题只要一个不解决就足以毁灭团队长期辛苦努力的结果。

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