TYPY OBUDÓW PROCESORÓW Obudowa procesora Rodzaje

TYPY OBUDÓW PROCESORÓW Obudowa procesora Rodzaje

TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
Obudowa procesora
Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w
hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na
odporność na utlenianie). Miejscem centralnym mikroprocesora jest monokryształ krzemu, na
który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w
zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilku miliardów tranzystorów. Połączenia
wykonane są z metalu (aluminium, miedź).
Obudowa procesora chroni go przed działaniem czynników zewnętrznych, a także służy do
komunikowania się z magistralami płyty głównej. Obudowa procesora posiada wyprowadzenia
elektryczne (nóżki, piny w postaci szpilek, lub inne) które umożliwiają przepływ informacji w
postaci impulsów elektrycznych. Wyprowadzenia te łączy się z obwodem drukowanym przy
pomocy specjalnego gniazda w przypadku procesorów nazywanego gniazdem procesora (ang.
socket).
Rodzaje obudów procesora
Obudowa może być ceramiczna, plastikowa lub metalowa.
Wyróżniamy następujące główne typy obudów:
PGA (ang. Pin Grid Array) – w obudowie tego typu wyprowadzenia mają postać szpilek, czyli
tzw. pinów znajdujących się na całej (bądź znacznej części) spodniej powierzchni układu.
Główną zaletą tej obudowy jest ograniczenie miejsca zajmowanego przez układ scalony, dzięki
lepszemu stosunkowi ilości wyprowadzeń do wymiarów obudowy.
Odmiany PGA:
 PPGA (ang. Plastic PGA)- osłona rdzenia została wykonana z plastikowej powłoki
 CPGA (ang. Ceramic PGA)- osłona rdzenia została wykonana z ceramicznej powłoki.
 FC-PGA (ang. Flip Chip PGA)- rdzeń został przeniesiony na górną część obudowy w celu
lepszego odprowadzania ciepła i zatopiony w plastikowej osłonie.
 FC-PGA2 (ang. Flip Chip PGA2)- rdzeń został przeniesiony na górną część obudowy w
celu lepszego odprowadzania ciepła oraz zatopiony w plastikowej osłonie i ukryty pod
metalową blaszką.
Strona 1
TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
LGA (ang. Land Grid Array) – typ obudowy opracowany przez firmę Intel, w którym piny
zastąpiono specjalnymi pozłacanymi, miedzianymi płaskimi stykami, które są dociskane do pinów
w gnieździe płyty głównej.
BGA (ang. Ball Grid Array) – typ obudowy z wyprowadzeniami sferycznymi w siatce rastrowej,
wykonanymi za pomocą montażu powierzchniowego (ang. Surface Mount Technology), w której
wyprowadzenia są w postaci kulek ze stopu lutowniczego. Wyprowadzenia te lutuje się do podłoża
zazwyczaj z użyciem nagrzewnicy.
Główną zaletą tej technologii jest ograniczenie miejsca zajmowanego przez układ scalony - dzięki
lepszemu stosunkowi liczby wyprowadzeń do wymiarów obudowy. Do zalet tej technologii można
zaliczyć też mniejszą liczbę wad występujących podczas procesu lutowania (dochodzącą obecnie
do 2-5 defektów na milion połączeń), lepsze właściwości elektryczne - dzięki skróceniu
doprowadzeń oraz samonastawność układów podczas procesu montażu - wskutek zjawiska
napięcia powierzchniowego.
Obudowy BGA stosuje się zazwyczaj w urządzeniach przenośnych lub urządzeniach, w których
nie zakłada się możliwości wymiany procesora oraz w urządzeniach o niewielkiej powierzchni
płytki drukowanej.
Strona 2
TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
Montaż powierzchniowy (SMT) – Elementy elektroniczne (ang. SMD, Surface Mounted Devices)
przeznaczone do takiego montażu charakteryzują się niewielkimi wymiarami, maja płaskie
obudowy i końcówki lutownicze w formie kołnierzy obejmujących końce obudowy.
1 – element SMD, 2 – jego wyprowadzenia elektryczne,
3 – lutowina, 4 – klej, 5 – ścieżki przewodzące,
6 – podłoże
Montaż powierzchniowy przebiega automatycznie i odbywa się w następujących etapach:
1. pola lutownicze (miejsca przewidzianego lutowania, tzw. pady) pokrywane są pastą
lutowniczą w której skład wchodzi topnik oraz mikroskopijne kulki lutu cynowego
2. na płytce rozmieszczane są elementy elektroniczne (komponenty)
3. jeśli płytka jest dwustronna, komponenty na pierwszej stronie są przyklejane przy pomocy
kropli kleju (4) nakładanej przed rozmieszczeniem komponentów
4. istnieje też możliwość, że po obu stronach płytki stosowana jest pasta lutownicza
5. płytka drukowana z nałożonymi elementami trafia do pieca, w którym pasta lutownicza i
cyna roztapia się tworząc spoiwo lutownicze
6. po wyjściu z pieca i obniżeniu temperatury następuje zakrzepnięcie spoiwa i powstanie
trwałego połączenia elektrycznego.
Zastosowanie obudów typu PGA
Typ obudowy
PPGA
FC-PGA
FC-PGA2
CPGA
Zastosowanie
PPGA (ang. Plastic Pin Grid Array) – wersja obudowy mikroprocesorów przeznaczona do montażu w
podstawce Socket 370, stosowana w procesorach Celeron opartych na rdzeniu Mendocino - 66 MHz FSB:
300, 333, 366, 400, 433, 466, 500, 533 MHz.
FC-PGA (ang. Flip Chip Pin Grid Array) – wersja obudowy mikroprocesorów przeznaczona do montażu w
podstawce Socket 370 stosowana w procesorach Pentium III oraz Celeron wyposażonych w rdzeń
Coppermine.
FC-PGA2 (ang. Flip Chip Pin Grid Array 2) wersja obudowy mikroprocesorów przeznaczona do montażu w
podstawce Socket 370. Procesory w obudowie FC-PGA2 były zasilane napięciem o innej wartości niż
procesory w obudowach FC-PGA. Główną zmianą wizualną w porównaniu do FC-PGA było dodanie osłony
rdzenia (tzw. heatspreader - rozpraszacz ciepła, potocznie zwany czapką). FC-PGA2 znalazła zastosowanie w
procesorach firmy Intel opartych na rdzeniu Tualatin.
CPGA (ang. Ceramic Pin Grid Array) – wersja obudowy mikroprocesorów przeznaczona do montażu w
podstawce Socket 370, stosowana w procesorach VIA Cyrix III opartych na rdzeniu Joshua, oraz Samuel
taktowane zegarami od 333 do 433 MHz. W obudowach tych chip jest przymocowany do przewodzącej ciepło
ceramiki, w której znajdują się otwory niezbędne do połączenia chipu z gniazdem procesora.
Zestawienie wybranych odmian obudów LGA
Firma
Intel
AMD
Odmiany obudowy LGA
LGA 775 (znany również jako Socket T)
LGA 771 (znany również jako Socket J)
LGA 1156 (zwany również jako Socket H)
LGA 1155 (zwany również jako Socket H2)
LGA 1150 (zwany również jako Socket H3)
LGA 1366 (znany również jako Socket B)
LGA 2011 (znany również jako Socket R)
Socket F (LGA 1207)
Socket C32 (LGA 1207) (zastąpił Socket F)
Socket G34 (LGA 1974)
Strona 3
TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
Co to jest gniazdo ZIF ?
ZIF socket (ang. Zero Insertion Force socket) - podstawka (gniazdo) układu scalonego procesora
na płycie głównej komputera, umożliwiająca wymianę układu bez używania siły i bez ryzyka
uszkodzenia.
Zanim umieści się układ w gnieździe ZIF, przesuwa się dźwignię lub suwak z boku podstawki, co
uwalnia zaciski. W tym momencie układ jest wstawiany, a ponieważ zaciski go nie blokują,
umieszczenie go wymaga minimalnego nacisku (stąd nazwa ZIF). Dopiero wtedy przesuwa się
dźwignię na swoje miejsce, co powoduje zaciśnięcie zacisków na stykach.
Co to jest TDP?
TDP (ang. Thermal Design Power) to ilość wydzielanego ciepła, którą trzeba odebrać z
procesora.
Rozumienie terminu TDP jest różne w przypadku wiodących producentów procesorów.
W rozumieniu firmy Intel, TDP to moc, którą procesor pobiera (i oddaje w postaci ciepła) przy
obciążeniu realnymi aplikacjami. Teoretycznie, w szczególnych warunkach, procesor mógłby tę
moc przekroczyć i przegrzać się. W praktyce procesory posiadają odpowiednie zabezpieczenia
powodujące ograniczenie pobieranej mocy, gdy temperatura procesora zbliża się do granic
bezpieczeństwa. Przy odpowiednim (niestandardowym) chłodzeniu jest możliwe uzyskanie
większej mocy oraz osiągów procesora.
W rozumieniu firmy AMD, TDP to teoretyczna (w rzeczywistości nieosiągalna) moc jaką
procesor komputera mógłby pobierać (i oddawać w postaci ciepła). Wartość taką łatwo
wyliczyć, jednak nie ma wiele wspólnego z rzeczywistością (i w dodatku źle wypada z
marketingowego punktu widzenia). W związku z tym AMD również zaczął podawać moc
procesora uzyskiwaną w realnych warunkach, nazywając ją ACP (ang. Average CPU Power,
średnia moc procesora).
Niestety, warunki pracy, przy których jest uzyskiwana wartość ACP przez AMD są
najprawdopodobniej inne niż warunki pracy przy których uzyskiwana jest wartość TDP przez
Intela, więc nadal są to wartości nieporównywalne.
Strona 4
TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
Inne rodzaje obudów procesora
Obudowa procesora może być też typu:
 SECC (ang. Single Edge Contact Cartridge) – w tej obudowie procesor przylutowany jest
do płytki drukowanej wraz z pamięcią L2, a całość umieszczona w plastikowej obudowie w
postaci czarnej obudowy plastikowej.
Gniazdo zastosowane do tego typu obudowy to Slot 1.
Strona 5
TYPY OBUDÓW PROCESORÓW
UTK
Slot 1
Typ
SECC/SEPP
Liczba pinów
242
Rzędy pinów
1
FSB
66-133+MHz
Napięcie zasilania 1,3-3,3 V
Procesory
Celeron, Pentium II, Pentium III
Mnożniki
3.5-11.0
Taktowanie
233-1133MHz

SEPP (ang. Single Edge Processor Package) – podobna do SECC, ale bez zastosowania
plastikowej osłony. Obudowę stosowano do tańszych modeli procesorów (Duron, Celeron).
Gniazdo zastosowane do tego typu obudowy to Slot 1.
Strona 6