Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Железо и гаджеты доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 179
Остаётся сделать диалектическую петлю и упомянуть, что кабелю к электроплите мешает рассеивать тепло его изоляция и собственно толщина жил (поверхность растёт первым порядком, а сечение -вторым). И там, вроде, есть даже две рекомендации по плотности тока - по температуре (более жёсткая) и по общей экономике (более мягкая).
Первый, ня.
И плита на этих 32 амперах страшно печёт не потому, что 32 ампера, а потому что "32 ампера через большое сопротивление конфорки".
На самом деле печёт не мощность, а энергия и значит нужно время.... :)
наврал: через LGA1200 токи по 500 ампер не текут, 500 ампер и более - это более жаркое серверное Xeon-подобное многоядерное железо. Но 250 вполне течёт и от этого не легче. Да и про серверные я наврал - там и выше 1.5К ампер бывает.
Возьмём, к примеру, i9-11900K, который на LGA1200. У него номинально максимальное энергопотребление 253 ватта. При этом напряжение ядра составляет порядка 1.4 вольта (плюс-минус сотые). Даже если представить, что такое напряжение у него на всех ногах, получится что-то около 180 ампер. Но есть и ноги, где напряжение больше, то есть ток меньше. Так что 250 ампер - это уже при разгоне, может, даже близком к экстремальному.
Мне кажется там вполне возможны импульсные токи больше 180А. Но если взять например не интел, а условно бытовой 5090, то там токи действительно сумасшежшие.
5090 имеет гораздо большую площадь. Да она обычным воздухом охлаждается до 60°. Плотность теплового потока (а соответственно и электрического тока) в ней в несколько раз меньше чем в топовых процессорах.
А при чём тут импульсные/мгновенные токи? В моменте можно пропустить и тыщу, и десять - лишь бы импульс был столь короткий, что выделившаяся за его время энергия недостаточна для физического разрушения проводника от перегрева.
Если импульс слишком мощный, провода может и не расплавятся, а вот электромиграция скажет привет. Медные дорожки внутри чипа истончаются от таких скачков
Не только от перегрева, сила Лоренца никуда не девается, может просто порвать.
Что называется, когда начинают пугать сечением провода на таки-и-ие токи.
Кроме длительности импульса ещё и длина этих проводников слишком маленькая. Если взглянуть на сечение нити плавкого предохранителя и сечение провода в цепи которого он стоит, то будет заметна огромная разница.
Вы видели размер предохранителей в цепях с 500 Амперами? Я видел, это далеко не тоненькая ниточка, это прям откровенная пластина металлическая
Вы можете даже в авто посмотреть, там бывает видны предохранители на 100-200А
Эти предохранители кратковременно до многих тысяч ампер успевают пропустить. Если к нему радиатор приделать то так и будет стоять пропускать.
Ну, допустим. А какие провода были в цепи, в которой стоял этот предохранитель?
У автора сечение посчитано без относительно условий работы цепи. Если брать "чтобы не расплавился в каких-то условиях" - одно сечение, если нужно на километр без потерь протащить - другое сечение.
Возьмём, к примеру, i9-11900K, который на LGA1200. У него номинально максимальное энергопотребление 253 ватта.
Не совсем. У Intel TDP довольно условная величина, процессор легко за тепловой пакет выходит на х2 мощности, если справляется охлаждение.
Да не, он и в стоке ампер много жрет. При тяжёлой нагрузке напряжения падают, а ток прилично растет. Например если кинуть тяжёлые задачи на все ядра, то там до 1.15 - 1.25 ядра болтаются, а жор все 250 ват. А вот когда задачи проще, игры там и тд, то да 1.45 в стоке.
Ну ток течёт не только в процессор, но и из него, так что суммарный ток через сокет около 360... Если сумма не векторная 😅.
Еще и длину проводников учитывать надо. Там сопротивление очень маленькое, и оно сильно уменьшает выделяющуюся энергию, ибо формула Q = t*R*(I^2)
И основная энергия в процессоре выделяется не на проводах питания, а в полупроводниковых структурах.
Обмотки постоянных электромагнитов в БАК сделаны из плоского кабеля, который сплетён из множества нитей NbTi, охлаждённого до наступления в этом NbTi сверхпроводимости. И всё равно больше 11850 ампер по нему пускать не могут.
А там другая причина. Магнитное поле. :)
Некоторые уточнения:
В мощные DC-DC-преобразователи обычно ставят не один, а два ключа на полевиках - верхний и нижний. Первый подаёт напряжение от источника на дроссель, а второй позволяет при превышении напряжения замкнуть вход дросселя на общий провод. Управляются оба ШИМ-контроллером.
Большие токи в сверхпроводящих магнитах обычно "включают" разово, при их накачке энергией (напряжение небольшое при огромных токах). Чтобы это сделать, небольшую часть обмотки оставляют на время накачки в несверхпроводящем состоянии. А в конце процесса обмотка приводится в сверхпроводящее состояние полностью и замыкается накоротко, в результате чего постоянный ток начинает циркулировать внутри обмотки - деваться ему из неё некуда до тех пор, пока обмотка не нагреется до выхода из сверхпроводящего состояния. Он и создаёт магнитное поле. Источник питания при этом, разумеется, тоже замыкается накоротко и затем просто отключается - больше он сверхпроводящему магниту не нужен. Так работают, например, магниторезонансные томографы, только токи накачки там составляют в районе сотен ампер. Не думаю, что в коллайдере сделано как-то иначе.
а второй позволяет при превышении напряжения замкнуть вход дросселя на общий провод.
У вас странное представление о работе DC/DC.
Вот классическая схема.
Скрытый текст
Для мощного преобразователя, чтобы уменьшить потери на диоде, заменяют его на управляемый ключ.
Скрытый текст
А что странного то? Ровно то же он и написал. Когда на выходе напряжение превысит уставку - верхний ключ закрывается, а через диод или нижний ключ дроссель замыкается на землю и выдает накопленную энергию.
Ну да, заменяют. На практике, в т. ч. в мамках, так и делают. И при чём тут странное представление, не понимаю.
Вероятно выражение замкнуть на землю - я никогда не слышал такую формулировку. По классике вроде что-то типа обеспечить петлю тока для магнитного поля накопленного в индуктивности что собственно и нарисовано выше. Ну и диод ставиться не только на землю, в других топологиях...
Это да. Но в практике компьютерной техники, о чём собственно статья, обычно делается так: я привёл первую попавшуюся под руку схему из мамки, во многих ноутбучных тоже. Конечно, получается петля, в которой дроссель кратковременно становится источником энергии для нагрузки (пока эта энергия в нём есть), а собственно от источника питания в этот момент не берётся ничего.
замкнуть на землю - я никогда не слышал такую формулировку.
так же не раскрыта тема "превышения напряжения" (чего над чем превышение - совершенно не очевидно). С одной стороны превышение есть, раз ток через "диод" идёт, с другой стороны это превышение само по себе является следствием, а не причиной.
Сотни ампер это абстрактная суммарная характеристика питания из формулы P = U × I. По факту же там гигагерцовые импульсы в микроамперы, раскиданные по нескольким пинам питания и по нескольким фазам (VRM на 16 или 24 фазы) . Но в импульсе на гребне волны мгновенный di/dt может быть много сотен ампер на микросекунду, что соответственно и даёт тепло от наведённых индуктивностей на дорожках. Процессор в основном греет сам себя, а не работает:)
Совершенно технически безграмотным комментарием кажется мне это высказывание.
Что такое гигагерцовые импульсы в микроамперы? Гигагерцовый импульс - это что? Ступенька тока, резко растущая от нуля до микроампера, а потом резко растущая обратно и длящаяся 10 ^ -9 и фронт и срез этой ступеньки имеют очертания описываемые уже временами порядка 10 ^ -10 (ну чтобы ей быть ступенькой, а не синусом). А гигагерцовые-то почему? Тактовая частота потому что "гигагерцы"? Хорошо, то есть в процессоре есть такты на 4 гигагерца, а по каждому такту проц через каждую ножку жрёт микроамперы, а в остальное время ничего не жрёт? Но если это проинтегрировать, не получится 200 ватт. Жрёт импульсами чаще, чем тактовая частота, между тактами то есть? Тогда импульсы уже 10-гигагерцовые? Откуда они берутся-то... В общем, я ничего не понял.
Что за "тепло от наведённых индуктивностей в дорожках". Что такое вообще наведённая индуктивность, индуктивность или есть или нет. В каких ещё дорожках? В плате что-ли? В импостере? В самом проце? Как индуктивность способствует теплу? Индуктивность наоборот тормозит ток, а если что и формирует то только магнитное поле вокруг себя.
Через сокет LGA1700 течет вполне реальный, физически измеримый постоянный ток (DC) силой до 200–300 Ампер (при напряжении около 1.1–1.3 В) под полной нагрузкой вроде Intel Core i9. Прямо амперметр если воткнуть, то будет видно такой ток. На частотах в гигагерцы работают транзисторы внутри ядра процессора. К цепям питания сокета и VRM эта частота не имеет отношения. Фазы питания (VRM) работают на частотах переключения обычно от 300 до 800 КИЛОгерц, но на выходе сглаживающих фильтров (конденсаторов и дросселей) в процессор идет чистый постоянный ток с небольшими пульсациями.В сокете LGA1700 под питание (VCCCORE) и заземление (VSS) выделено суммарно более 700 контактов.
Процессор в основном греет сам себя, а не работает:)
Не "в основном", а на 100% всю энергию в тепло превращает.
Интересный такой вопрос получается на грани философии.
Представим себе, что проц научились делать абсолютно технически идеально-свехпроводящим, а переключения транзисторов внутри бесшовными.
Подвели питание к процу тоже с сопротивлением ноль.
Ток в этой цепи закольцевали - потерь-то нигде нет, пусть едет по кругу.
Проц при этом заставили думать какой-то нетривиальный алгоритм, ну например порождать некую нетривиальную последовательность чисел или проверять последовательно на простоту много чисел подряд. RAM нет, всё в кеше проца лежит - десятков этих мегабайт хватит положить много чего хорошего (раньше богатые демки в 64 килобата делали).
Получается, что полезная работа совершается (ну математически заглянуть вперёд в какую-то последовательность ведь не является совершенно бесполезным), а не стоит ничего! Значит думать - не мешки ворочать и чистые интеллектуалы-интеллигенты-мыслители просто бесполезные бомжи-тунеядцы и кормить их не за что. Вот так-то.
помимо сверхпроводимости, надо чтобы закрытые вентили имели бесконечно большое сопротивление, а также индукции не должно существовать
И никаких переходных процессов, естественно. Транзисторы с нулевым временем переключения, например. Что даже по философским меркам нереально. :)
С закрытыми и даже открытыми вентилями проблем нет. Подавляющее большинство потерь в переходных режимах, когда ключи полуоткрыты. С этим борются увеличением скорости переключения
Вся эта затея упирается в принцип Ландауэра. Нельзя стереть информацию без энерговыделения, а бесконечно вычислять что-то без освобождения конечного доступного объема памяти затруднительно даже в случае обратимых вычислений.
// ...я буду читать комментарии, прежде чем постить... :)
При́нцип Ланда́уэра — принцип, сформулированный в 1961 году Рольфом Ландауэром (IBM)[1] и гласящий, что в любой вычислительной системе, независимо от её физической реализации, при потере 1 бита информации выделяется теплота Q :
Q=kB T ln2,
где kB — константа Больцмана, T — абсолютная температура вычислительной системы.
А ещё можно внутри чёрной дыры что-нибудь очень полезное придумать. Выводить-то результат как будете? Тут-то обмен энергией и пойдёт.
-
Есть принцип Ландерауэра, основанный на фундаментальных ограничениях и утверждающий, что для обработки одного бита необходимо рассеять не менее чем kT*ln2 теплоты.
Интересный такой вопрос получается на грани философии.
Это только если физику не знать.
Если вы прогуливали физику в школе, то мир вокруг вас полон чудес (С)
"работа совершается" - погуглите что такое "работа" электического тока и ваш вопрос отпадет сам собой. Что значит " переключения транзисторов внутри бесшовными"?
Если энергия не тратится, то и работы нет. Если энергия не тратится - никакие транзисторы не переключаются. И дело не только в сверхроводимости - есть же еще потери на перезадку емкости затворов транзистора. И еще утечки. Есть индуктивность проводников - тоже потери, хоть и не омические.
Это все ток, т.е. работа, т.е. тепло.
Не получится так сделать. Если упростить процесс до машины Тьюринга, то она должна уметь читать и писать состояние в память, а на этот процесс есть фундаментальное ограничение в виде неопределенности Гейзенберга. Сопряженными являются продолжительность и энергия, то есть если мы хотим закончить чтение или запись за конечное время, на это потребуется ненулевое количество энергии (надеюсь, я понимаю этот принцип правильно).
То есть, выполнять что-то бесплатно не получится, и чем быстрее нужно выполнять алгоритм, тем больше энергии на это уходит.
Нет, имелась в виду паразитная мощность, не участвующая в работе.
Ну не 100%, у него же как минимум цепи выходных сигналов есть.
На силовых шинах алюминиевого электролизера, можно стоять, лежать и трогать их руками. Но если бросить на них урановый лом, то он испарится со спецэффектами. 4 Вольта и 150 000 Ампер, а иногда и 500кА.
ASIC Broadcom 56980, не самый энергопотребляющий продукт в линейке Broadcom, но 401А на 3.3В питания во время запуска - это его нормальная история. Особо подчеркивается, что блок питания должен суметь выдать эти характеристики без провалов.
Даже у старых асиков типа L3 на каждой плате-лезвии стоит dv-dc понижайка с регулировкой. А на саму плату приходит обычные 12в с огромными токами.
PS. Источники питания от асиков - очень неплохие для DIY и не-очень-DIY поделок за вменяемую цену.
Почти во всех популярных асиках (и в L3 в том числе) на хэш плате стоит бустер который повышает напряжение с блока питания до требуемого (14 вольт на L3), чипы делятся на домены (в l3 12 доменов по 6 чипов). Домены подключены последовательно (почти все, но крайние могут быть параллельно), а чипы в них параллельно. В каждом домене стоит 1 или больше LDO преобразователя (обычные линейники типа кренки). на 0,8, 1.2 или 1.8 вольт. В l3 на 1.8в. Бустер нужен для того что бы питание LDO было всегда одинаково и стабильно и не зависеть от нагрузки. LDO эти обычно не более 500мА. Пол ампера на 6 чипов. Так что нет там никаких сверхтоков. Схемотехника асика проста до безобразия.
Особый интерес вызывает коммутация таких токов. В Большом Адронном Коллайдере, я где-то читал, коммутируют ток не за раз: там много-много мосфетов или чего-то подобного в параллель стоит и они ступеньками ток поднимают-поднимают-поднимают...
Давно интересовал вопрос, почему в компьютерных БП разбивают питающие 12В кабели на множество отдельных пучков, каждый в своей изоляции.
Почему нельзя (?) собрать все жилы в один проводник большего сечения, и использовать коннекторы на потип XT120
Так неудобно будет. Эти дубовые провода толщиной с палец нужно будет как-то организовывать внутри пространства системного блока. Ну, и легаси тут имеет место быть, всё-таки стандарту ATX уже 30 лет, а в те времена компьютеры не потребляли такие огромные токи.
Дубовыми провода будут только если их делать из веток дуба и покрывать его корой, как это делается сейчас для удешевления. С разъемами XT120 обычно используют провода в силиконовой изоляции, которая очень мягкая и выдерживает сильный нагрев и сам провод с очень тонкими жилами, от чего он гнется так, что комповым жгутам и не снилось. Так что только легаси.
Пучок тонких проводов дает бОльшую площадь поверхности для охлаждения - можно давать тот же ток при чуть меньшем суммарном сечении.
Ну не только - еще скорее всего будут нюансы в месте соединения дорожек дофигаслойной платы и штырем большого разъема.
Это можно решить конструкцией разъема
Кажется не будет. Потому что сейчас разьём 20+ пинов (или сколько там) и так прошивает плату насквозь. Я в платах мало шарю, но кажется что любое установочное не-smd изделие в плате, которое сидит в дырке, прошитой через всю плату - это удар по многослойности в этом месте. Уже в этом месте по слоям не могли ходить дорожки и ходят в обход. А разьём с 2 дырками в этом смысле куда выгоднее 20 дырок - просто меньше дырок и меньше площади занимает такое сооружение.
Не в прошивании платы дело, а в том что у вас весь ток приходит из 1 точки на фольгу 35 микрометров или у вас полигон ~ 10х50 с кучей точек контакта.
Для примера плата ИБП с выводом на большой одиночный разьем, можно обратить внимание на дорожки залитые припоем для увеличения толщины как раз в местах одиночных разъемов, выводов транзисторов итп.
Разьем можеет иметь со стороны кабеля 1 пин, а со стороны платы хоть 200.
Есть и другие решения.
Так же давно просится 48 вольт и стандарт а-ля PD/QC/PoE чтобы проц/видюха начинали тротлить если БП не справляется или перегрелся или нужно запитать что-то более критичное.
Да это понятно просто, тогда смысл возиться с 1 проводом? "школы" количества проводов разделились (есть особенности но не то чтоб какой-то вариант тотально лучше) где-то принят одиночный провод и разъем, где-то параллельные(на тех же ноутах внутри так же параллельные провода хотя никакого легаси там нет, хоть болтом прикручивай концевик)
А вот на счет 48 или 24 навскидку согласен - когда выбирались 12В, там был линейный регулятор на 5В питания проца и выбор очевиден...
Вероятнее всего я не верно понимаю термины про которые вы говорите, но в протокол USB-PowerDelivery 3.1 в внесено 48вольт и есть ЗУ умеющие в этот протокол (стандарт USB-PD 3.1 вышел 5 лет назад и умеет в 240wt, 5a*48v)
А видеокарты и процессоры давно умеют тротлить по недостаче питания. прям очень давно(15 лет+/- точно, тогда впервые столкнулся с тротлом видеокарты по недостаче питания).
Еще можно вертикальные вырубные шины впаивать со стороны деталей. Правда их изолировать придётся, но как технологическое решение вполне норм, мне кажется.
Эти провода, кстати, можно сделать гибче, чем стандартные ATX. Мягкая силиконовая оболочка и "свободное" плетение из тонких жил творят чудеса, проводник толстый, а гнётся как резиновая веревка.
На плате все равно несколько потребителей. Зачем собирать все в 1 разьем, и на плате разводить на несколько dc-dc понижаек? Так и к разьему меньше требований, и по дорогам платы ток меньше.
Любые технически грамотные объяснения того, почему надо оставить много параллельных проводов (типа там, гибкость кабеля, удобство разводки на самой плате; мне всё это кажется сомнительным - гибкие толстые провода делать вполне умеют, с силиконовой изоляцией и мегатонкими жилками например, а длина окружности одного толстого провода будет меньше, чем сумма длин окружностей проводков поменьше - такое ещё и пыли меньше соберёт и пластика на изоляцию меньше, что по объёму пластика в изоляции ещё и место в корпусе поэкономит и аккуратнее выглядит; а в разводке платы уж точно можно исхитриться с полигонами и металлизацией и это будет дешевле, чем городить разьёмы), по своему весу скорее проиграют объяснению "устанешь синхронизировать всех производителей железа по поводу перехода на новый разьём". Легаси. Исторически сложилось настолько крепко, что фиг чего поменяешь.
Мы потихоньку идём к стандарту CXL, Производители уже упираются в то, что делать большие серверные платы на будущую 4-уровневую сигнализацию PAM4, начиная с PCIe 6.0 - до крайности сложная задача. PCIE 6.0 одобрен в 21 году, а массовых плат на нём, что-то пока не видать.
Причины, мешающие массовому внедрению - взаимное влияние ЭМИ компонентов и "гонки сигналов" по дорожкам, у которых прямые углы превращаются в излучатели на высоких частотах и так далее.
Консорциум CXL предлагает делать относительно компактные платы. Процессорные платы - отдельно, контроллеры памяти - отдельно. Память становится разделяемой. между процессорами и периферией. Периферия - NIC, видео, разного рода вычислители HPC, СХД - тоже разделяемые между ресурсами.
А вот интерконнекты - достаточно толстые, специальным шагом свитые, для уменьшения помех и взаимного влияния, проводники, да ещё и оконеченные специальными разъемами. без этого PAM4 на PCIe 6.0, а в будущем и 7.0 заставить устойчиво работать вряд ли получится.
Память становится разделяемой. между процессорами и периферией. Периферия - NIC, видео, разного рода вычислители HPC, СХД - тоже разделяемые между ресурсами.
Так все это уже есть в PCI. Просто на одной плате. Вы предлагаете разнести на разные платы через интерконнет. При этом описанная вами проблема:
взаимное влияние ЭМИ компонентов и "гонки сигналов" по дорожкам, у которых прямые углы превращаются в излучатели на высоких частотах и так далее.
только увеличится в масштабах.
Нет. Кабель вы можете экранировать, сделать жилы любой нужной толщины, для уменьшения потерь, повить их с шагом, для уменьшения наводок и исключения помех при парафазной передаче. На плате это сделать или сложно или невозможно.
кабель между платами это не только сам кабель но и 2 разъема.
И что? Разъемы давно научились делать с высоким качеством контакта. Для любого разъема есть гарантированное количество переключений и . Спроектировали и изготовляют разъемы такие компании как Tyco Electronics и Amphenol, а они в них очень хорошо разбираются.
Заглавный лист с даташита Amphenol Overpass. Компактные платы, кабельные подключения.
А это примеры разъемов. Обратите внимание повсеместно используется 4-уровневое кодирование PAM4 (обычный PAM2 (ноль и единица) тоже работать будет). Скорости передачи до 112Gb/s по одной паре сигналов (4 провода TX+/TX-/RX+/RX-).
А если будут проблемы с линиями, так на PAM4 (PCIE 6.0) предусмотрен FEC (Forward Error Correction), старый добрый код с исправлением ошибок. Соломон-Рид, как один из вариантов (RS FEC)
На плате, кстати, возможно, причём всегда строго проще, чем в кабеле. Плата это всегда очень хорошо и круто. Делается на многослойных платах. Причём, на плате это ещё и стабильнее - она же не гнётся как кабель. Посмотрите на плате радиотехнических девайсов как дорожка идёт от чипа на антенну: по бокам от дорожки жирные полигоны, а на них вдоль дорожки дырки вглубь часто идут. Эти дырки сшивают полигон с полигоном на промежуточном слое платы, который в свою очередь лежит уже под дорожкой и выходит через такие же дырки с другого берега от дорожки. Дорожка лежит в U-образном желобе из меди получается. А если делать дорожку в толще платы на 5-м слое, а на 1 и 10 полигоны, то хоба и ты сделал коаксиалльную линию. Плата это вообще безграничная поляна для творчества.
Напомнило мне нашего начальника производства, который говорил практикантам: " 'дырка' - она в заднице, а это, товарищ студент, 'переходное отверстие'. "
В реальной жизни всё сложнее. на советских СМ-4 я видел живьём 4 и 6 слойные платы, говорят были до восьми. Частоты там были, по нынешним временам, ни о чём - 4Мгц, емнип. Но все электронщики ругались последними словами при ремонтах. Очень неприятной неисправностью были лопнувшие дорожки внутри платы. Плата грелась/охлаждалась и начинались косяки. Ремонт требовал большой тщательности и усидчивости, особенно поиск проблемы, когда плату гнули во все стороны и смотрели исчезновение сигнала. Бормашиной засверливались до дорожки и кидали поверху перемычку, обычным проводом. Оборудование на 2-слойных платах всегда тащило меньше геморроев.
Чем больше слоёв - тем плата дороже в производстве, тем больше шансов сделать брак. И там всё не так просто, как кажется. На переходные отверстия есть, емнип, отдельный технологический стандарт IPC, о том, как правильно делать сквозную металлизацию, чтобы плата соответствовала требованиям. Отход от этих правил - брак. На каждый технологический приём, захотелось вам полосковой линией имитировать коаксиал, например, или обеспечить нормальную изоляцию сигналов, есть свое технологическое решение.
Проблема в том, что каждое решение имеет за собой техническую (габариты, надёжность) и финансовую цену.
Стоит у меня 2U сервер, разъемы PCI стоят у задней стенки, потому что там находится крэдл для пары загрузочных дисков. Но на фронте стоит еще корзина для 3.5 (12) или 2.5 (24) дисков. Никто в здравом уме не будет тащить к ним проводники по печатной плате. Кабель, нормальный, хорошо изолированный от ЭМИ помех. причем он сантиметров 70 длиной. И вставляется он не просто в PCI разъем, а в специальную плату, PCI Extender, которая усиливает и нормализует сигнал до NVME дисков.
Теория - это замечательно, но реальная жизнь требует другого.
P.S. где-то у меня лежит презентация про потенциальные проблемы в проектировании плат и интерконнектов при переходе на pcie 6.0. Там интересно.
Я вот не пойму, как можно спорить с тем, что дорожка на плате БОЛЕЕ экономически приемлима, чем целый кабель с разьёмами. Что там было в советское время я не знаю, но нынче задачу проведения нескольких гигагерц по плате решают штатно-буднично. На роутеры можно посмотреть как там от от антенного разьёма путь по плате лежит или на прочие девайсы типа SDR-приёмников. Да даже банально всякие подключения PCI-e или DDR памяти к процу - там же построено на диффпарах, которые извиваются и несут до 11 ГГц по словам гугла в случае DDR5 например (чтобы пролезло ещё немного гармотик сигнала, чтобы фронты были фронтами, а не стали синусом).
Люди как-то нанометры на чипе фокусируют, а нарисовать что-то в масштабах десятков миллиметров-то на текстолите с медью точно уже нормально могут без особого брака наверное...
лицо_рука.jpg. Мне кажется, вы не очень понимаете, применимости тех или иных технологий. Не, я в своей жизни успел застать технологии 60-х годов прошлого века в виде пространственного монтажа проводников на сварке, в военных блоках оборудования, на лампах, но сейчас так точно делать не надо. Слишком дорого и невозможно обеспечить высокую плотность монтажа.
От такого монтажа пусть возбуждаются любители Hi-End (кстати, тема!). Усилитель на сварке медью. Ммм!
Есть вещи, которые надо делать на платах, есть вещи, которые надо делать на кабелях.
Интерконнекты - кабель, остальное размещается на печатных платах. Это тупо дешевле, еще и потому что это ТЭЗ.
А про CXL почитайте, сейчас уже CXL 4.0 принят и в работе. Причём, там всё те же самые ребята трудятся - Intel, AMD, Nvidia/Mellanox, Samsung и т.д.
Они за всё хорошее.
P.S.
"там же построено на диффпарах, которые извиваются и несут до 11 ГГц по словам гугла в случае DDR5 например (чтобы пролезло ещё немного гармотик сигнала, чтобы фронты были фронтами, а не стали синусом). "
"Мечущуюся стрелку осциллографа Латыниной вижу я" (С) Баба Ванга
Какие гармоники, какие синусы?
Вы точно понимаете, что такое "диффпара" и как она работает?
Так ясно, что интерконнекты - кабель. Вопрос только в том, зачем делать "интер", когда можно всё загнать на плату и не пытаться это разносить. И пинг меньше и кабелей не надо. Не даром АППЛЕ чипы памяти на ту же подложку ставит, где сидит сам CPU. Я думаю тренд в этом, чем в этих наборах "юный техник".
Да, точно-точно понимаю что такое диффпара и как она работает. Пока она существует в физическом мире, у неё тоже есть полоса пропускания, после которой "ступенька" начинает "округляться". Нельзя просто так взять два провода и передать по ней изменение какого-либо состояния быстрее, чем успевает распространяться состояние по этой конструкции, она ведь существует в физическом мире.
Возьмите два проводка А и Б. Это готовая диффпара. Сформируйте на ней разницу потенциалов U = A - Б равную 5V. Вы передали по паре одно состояние. Теперь сформируйте U = A - Б равоне -5V - вы передали другое состояние. Теперь повышайте частоту смены состояний до бесконечности. Вы найдёте частоту, после которой на другом конце вы перестанете получать выставленные состояния. Поменяйте конструкцию диффпары как-нибудь рандомно (возьмите провода толще или короче или обмотайте один вокруг другого и т.п.) - данная частота изменится. Это то, о чём и идёт реч. Чтобы увидеть ступеньку, а не еле колеблющийся вокруг нуля синус на другом конце, вам надо чтобы через эту конструкцию пролезла не только та частота, на которой вы меняете состояние, но и составляющие этот меандр "гармоники" (слагаемые ряда фурье), хотя-бы несколько штук.
“Глазковые диаграммы” в руки. Плюс там ещë идет подстройка предыскажений на передаче при “поднятии линка”.
Что ж будем исправлять пропуски вашего среднего специального образования. Основной смысл дифференциальной пары (парафазный способ передачи сигнала) - подавление помех, которые ловит линия любой протяжености. Сигнал делится на две части, на входе линии стоит инвертор, который переворачивает фазу по одной линии. Если линии расположены рядом, то и помеха на них влияет одинаково. На выходе линии стоит ещё один инвертор, который еще раз переворачивает фазу на одной линии и сумматор. При суммировании помеха вычитается друг из друга, а полезный сигнал остаётся тем же самым.
Какие переключения "плюсов" и "минусов"?
О боже) При чём тут смысл дифференциальной пары в разговоре о том, как она физически работает? Да, такой смысл в ней есть. Описание смысла использования диффпары никак не отменяет моего вышеприведённого описания того, как она работает.
На плате уж точно проще смонтировать сложные сигнальные передачи, чем доверить любую передачу кабелю и пазьёму. Плата способна на ЛЮБЫЕ конструктивные решения, которые есть в кабеле, плюс даёт механическую стабильность во всех измерениях. На плате не нужно бороться с чем-либо, что вносит гибкость кабеля.
Первый абзац лишний.
Хороший материал, спасибо !
Просмотрел статью первый раз - не понял. Второй раз перечитал статью и заметил ник автора legendasofizma. Теперь все сошлось :)
Самая боль тут даже не ток протащить, а отвести тепло от кристалла через эти же микроскопические контакты
Снимаю шляпу перед инженерами, которые проектируют эти бутерброды из подложек.
А зачем тепло через контакты отводить? Кулеры же с противоположной стороны к самой кремниевой пластине прижимаются.
Потому что теплопроводность меди более чем в 150 раз превышает теплопроводность кремния (как мне тут подсказывает гугл).
И тем не менее, никто через выводы процессоры не охлаждает. Только с противоположной стороны, с кремниевого кристалла тепло снимается. И там никаких медных столбиков не ставят. Наверно потому что до каждого транзистора медь не дотянуть, плюс возникнет вопрос электроизоляции, вырастет цена. А термосопротивление доли миллиметра кремния не такое уж большое, на порядки меньше намазанной на него термопасты, и этого хватает.
Охлаждают, в мобильниках (точнее в микросхемах SMD корпусировки) это прям обычное дело когда тепло отводится через контакт в полигон (или связанные полигоны) на плате.
Есть еще так называемые heat sink-и, тепловые перемычки в SMD формате для отвода тепла вбок на полигоны.
Я последние лет 10-15 ваяю силовые преобразователи с теплоотводом только в плату, за буквально парой исключений. Это даже окупается на малых партиях - радиатор дороже горсти мосфетов, да и кпд устройства выше.
Ну это всё маломощное, когда кусочка фольги на плате достаточно и лучше чем ничего, но сотню ватт так не отвести. И наверняка тут кристалл тоже лежит кремнием вниз, к полигону, а выводы протянули проволокой с другой стороны (типа COB).
Так речь же не идет об отводе всего тепла. Насколько я помню из прочитанного, сабж применяется в том числе и для более равномерного распределения тепла, чтобы исключить сильные градиенты в кристалле.
Ну и еще доводилось видеть кастомы, где делали дополнительный отвод и со стороны контактов (там специальный сокет был, отвод до слоя текстолита делали).
Отвести это фигня, надо еще отвести максимально равномерно, материалы имеют свойство изменять размеры от нагрева, изменять не одинаково. Эдакая несинхронно "дышащая" этажерка с плачевными(иногда) последствиями. Зная подобные нюансы иногда смотришь например на телефон и думаешь - блин эта фигня, сделанная так дешево, так быстро по идее не должна работать...
Если к медному проводу приделать кулер или хотя бы массивный радиатор, то он пропустит ощутимо больше ток, чем без этого. У процессоров внутри которых 500 ампер нехилый такой кусок теплорассеиващего железа сверху приделан с вентиляторами. Ну и длина проводников короткая.
А текст статьи написан нейронкой и автор, вероятно, не особо правил результат.
Нейронка не использовалась.
У хоббийных р/у игрушек ток 500А в порядке вещей. Там никакими 185 квадратами не пахнет. 5-10 квадратов от силы. Без всяких радиаторов.
Для кристалла площадью 250 квадратов это не так много. На материнке эти 500а развести и то наверное сложнее.
ПУЭ на них нет.
А где такие токи? В коптерах ESC обычно не больше 50А бывают (на мотор). Поэтому 15 лет назад был стандарт 3S (12В), через пять лет - 4S (16В), а сейчас меньше 6S (24В) не бывает и уже в массы 8S(32В) идет. Мощность растет, а только сильно увеличить нельзя из-за массы провода и потерь в нем на нагревание.
В коптерах до 200А ширпотреб (встречается 250-300). В машинках до 1000А.
Ток течет большой, а провод к плите не греется так же как сама плита. Может дело не только в амперах?
Да - написано ещё и про сопротивление конфорки.
Дикие люди, до сих пор греют нихром в комфорках. Индукция вам поможет.
Я вам сейчас страшную вещь скажу. Некоторые люди до сих пор предпочитают готовить на газе, даже при наличии других возможностей. Там сильно разные профили нагрева и т.п.
Хорошая индукционная лучше газа. Единственное ограничение нельзя поднимать над плитой. Ну и по материалам некоторое ограничение.
У меня есть знакомый, профессионально этим занимается (готовкой в смысле) - признает только газ, и я так понял, в их среде его в основном и предпочитают, в том числе и за предсказуемость и удобство (можно чуть приподнять над плитой, например).
На одном "признающем" статистику бахнули.
"Признаёт" = адаптировался к привычному.
Ну да, диванным экспертам с хабра конечно же лучше знать что лучше для тех, кто профессионально этим занимается.
Профессионально - это просто потому, что долго этим прозанимался и получал за это зарплату? Так это же не говорит о том, что он лучше всех понимает в сабже. Просто чел работал в этой сфере как умел, не более.
Т.е. вы считаете, что анонимный диванный эксперт с хабра имеет больше знаний и собственно экспертизы в этом вопросе, чем человек, который годами работает со всем этим в, скажем так, недешевых ресторанах, попробовал всякое и выработал свои предпочтения? Ну ок, штош.
Вообще без понятия кто может знать лучше, всякое бывает. Бывает и так и так. Лучше о таких вещах у нейронок спрашивать в настоящее время как у самого мощного агрегата разнообразных мнений, собранных по всему интернету, смазанных ещё и логическими конструкциями.
Я вот спросил, нейронка сказала что индукционная плита по точности и скорости круче газа, а ещё и вся энергия уходит чисто в посуду, а не в воздух. А на газу профессиональные повара чаще всего готовят "по привычке" или "по традиции", а ещё они по размеру пламени быстрее считывают "на какую мощность включена плита" и т.п.
Я вот, допустим, готовку люблю, юзаю даже профессиональные сковороды тяжёлые из нержавейки без покрытий каких-либо, всякие штуки умею готовить, но вообще между газом и электроплитой КРИТИЧНЫХ вещей не вижу, всё дело в привычке - и тот и тот инструмент будешь видеть как работает. Тоже какбэ мнение какого-то человека. У меня лычки профессионал нет, но если бы я пошёл поработал в ресторан поваром - ну какую бы плиту там дали, такую бы и юзал: а чё там у конкретных ресторанов с коммерческой стоимостью газа и электричества не ясно, может им недостаточно киловатт электричества не завезли или оно дорогое...
нейронка
А вы сначала спросите "почему профессиональные повара предпочитают газовые плиты" а потом в новой сессии "почему профессиональные повара предпочитают индукционные плиты" =)
Подвох не взлетит. Я реально спрашивал только про газовые. Я спросил буквально что-то вроде "по каким причинам профессиональные повара считают использование газовой плиты более правильным и профессиональным подходом". На это оно мне ответило, что я сказал неправду и на самом деле нынче чаще ставят индукционку эти люди...
Мне отвечает что-то типа
Профессиональные повара предпочитают газовые плиты из-за мгновенного контроля над температурой, возможности работать с открытым огнем и высокой скорости нагрева. Газ дает повару полную свободу действий
Профессиональные повара предпочитают индукционные плиты из-за феноменальной скорости нагрева, хирургической точности регулировки температуры и кардинального улучшения условий труда на кухне ресторанов
На ваш запрос вот такое
Профессиональные повара предпочитают газовые плиты из-за полного контроля над процессом приготовления. Ниже приведены главные причины такого выбора …
И длинный список, который на мой взгляд выглядит вполне правдоподобно. Ключевые тезисы:
Визуальный контроль и скорость
Особенности работы с посудой
Практичность на кухне ресторана
Возможно у вас LLM поняло задачу как "раскрыть причины" почему профессионалы выбирают газ. Но не додумалось подумать ещё и о тех профессионалах, которые выбрали что-то ЛУЧШЕ ГАЗА)
А то мне гугл вон чё сказал:
Индукционная плита нагревает посуду в 1,5–2 раза быстрее газовой.
Индукционная плита: Создает магнитное поле, которое заставляет электроны в дне посуды двигаться, выделяя тепло. Нагрев происходит мгновенно прямо в металле дна. Энергия почти не расходуется на нагрев воздуха вокруг. Функция Booster позволяет кратковременно увеличить мощность для сверхбыстрого закипания.
Газовая плита: Передает тепло от открытого огня. Часть тепла неизбежно уходит в воздух вокруг кастрюли или сковороды (рассеивается), из-за чего КПД ниже.
Остаётся только "визуальная" фича. Я не понял в чём смысл, типа по огню видно на какую мощность включено, а по экранчику тяжелее что-ли.
Да, индукция лучше ещё и потому, что не осуществляет прогрев штор в аварийных ситуациях. Случайно включили на плите без металла - оно это понимает и выключается.
Очень много текста, так как же медь не плавится от 500 ампера? Я так и не понял)
Я одно время увлекался гальванопластикой и мой дохленький ЛБП не тянул токи, уходил в защиту и грелся. Нужны были амперы при невысоком напряжении. Там внутри стоит небольшой сетевой транс вольт на 15 и если его грузить на невысоком напряжении большим током то б0льшая часть мощности "сгорает" на линейном регуляторе, выведенном на заднюю стенку корпуса, который нагревался чуть ли не под 100 градусов.
Думал думал и сколхозил понижающий преобразователь из NE555, полевика, и части дросселя от компьютерного ЛБП. Делал всё на глаз, но предусмотрел регулировку частоты испульсов и скважности, чтобы была возможность подкрутить режим, получил что хотел. И когда доделал вдруг до меня дошло что по сути DC-DC преобразователь который я только что скрафтил является активным согласователем нагрузки. Т.е. со стороны ЛБП "видится" сопротивление намного выше, чем между пластинами в ванне, но при этом энергия не рассеивается а преобразуется (ну, при условии высокого КПД).
У меня так было неоднократно, когда озарение в плане электроники приходило только после того, как собрал какой-то блок руками, поработал с ним, обжег пальцы на перегретых корпусах, посмотрел и понюхал ароматы медленно прогорающих резисторов...
Блин, случайно собрать импульсный DC-DC - это достаточно круто. NE555 ширину импульсов регулировал или частоту? А дроссель какой был взят, примерно наугад? Жирный торроидальный от "групповой стабилизации" из прессованной стружки или ферритовый или что-то другое?
230 вольт нужно только затем, чтобы пропихнуть электроны
Ну ёлыпалы, какие электроны? А за ними дикий след изотопов? Никуда никакие электроны не бегут и никто их не пропихивает. ЗАРЯДЫ! заряды бегут! Как волны по поверхности воды бегут заряды по поверхности проводника, и чем больше глубина воды(сечение проводника), тем выше можно на ней поднять волну(силу тока). Стыдно радиоинженерам такого не знать!
Электроны бегут, именно электроны. Это прямо такая реально существующая частица из класса лептонов. И не по поверхности, а прямо в толще. Были бы это поверхности, кабель в центре меди бы не содержал и электрики были бы согласны на "омеднённое что-то", медь-то дорогая.
В радио - именно по поверхности. СВЧ кабели часто серебренные или золоченные
Хорошо, попробую проще, если бегут электроны, то откуда они берутся? В батарейке находятся? На электростанции пацаны вёдрами их прогружают чтобы они до вашей розетки добежали? Серьёзно?
А волна по воде когда идёт, это вода бежит? В толще воды можно поднять волну практически на толщу, а в тазике выше чем нолито не выйдет, потому и толщина проводника!
Ток - это упорядоченное (структурированное) движение ЗАРЯДОВ (считайте, волны на воде, сама вода не перемещается в направлении распространения волны).
Другое дело что такое заряды и кто их порождает - то физики пока не знают, но договорились что типа электроны, как и в воде, молекулы воды плюс гравитация (про которую тоже физики понятия не имеют) плюс куча иных сил, центробежная, центростремительная и т.д.
Если жеж электроны брать из самого материала проводника, то вы получите изотопы нестабильные со всеми вытекающими чудесами.
Надеюсь нет нужды пояснять что электрон - это не частица, и физики тоже не знают что это, строят теории?
Откуда берутся: являются частью всех атомов, из которых состоит проводник. То есть, уже в толще провода лежат и готовы к перемещению. Физики знают - частица это, даже массу померяли у неё. Умеют эти частицы гонять, ускорять, накапливать, устраивать взаимодействие с разными другими, даже с фотоном.
Я бы даже уточнил - проводимость металлов прямо зависит именно от свободности электронов в них (т.е. слабой связью с ядрами атомов).
Ага, а водовороты на поверхности воды - это прям частицы с названием "Водоворот", электроны и другие "частицы" - это вихри энергии!
Погуглите на тему "что такое частица с точки зрения квантовой механики".
Извините, никому не навязываю своё мнение, квантмех имхо абстракция, я за физику, обычную физику нашего мира, как радиоинженер я использую физические смыслы, квантмех никак не помогает в понимании электроники и электрики.
Мне просто печально, что школьный учебник физики, в котором указано что электрон для более простого понимания принимается за частицу, никто не читает, и мы имеем в результате 99 процентов населения которые считают что электричество зарождается в розетке или батарее, путём сжигания чего-то там.
Пёс с ними с электронами, а что ваш квантмех про "дырки" скажет? Как вы это объясните? Если вы конечно в теме.
Нам печально, что есть радиоинженеры, которые полезли в радио, не разобравшись даже как ток DC течёт. Дырка - отсутствие электрона. Где - в валентной зоне твёрдого тела. Если валентный электрон уехал - образовалось вакантное место, это и есть дырка.
По сути, это абстракция/квазичастица с положительным зарядом, равным по модулю заряду электрона. Т.е. реальной частицы там конечно нет, но договорились считать (для упрощения расчетов/понимания процессов) что это такая квазичастица.
Всё так. А ещё договорились, что ток на электронных схемах течёт от плюса к минусу, что физически бред. Ну вот я считаю, что мыслить надо как-то проще, приближенными к реальности физическими вещами. Зачем мне утверждать, что "ток течёт от плюса к минусу, когда выясняется, что это дырочный ток, а дырочного тока реально нет, ну всмысле он какбэ есть, но это абстракция...", когда можно просто мыслить как-то реально, понимая что движутся электроны от минуса?)
Электроны ниоткуда не берутся они движутся как звенья в велосипедной цепи. И да, вы возможно удивитесь (и устыдитесь) но электродвижущая сила ЭДС это буквально сила движущая электроны.
Не верите? Откройте книгу “Электричество шаг за шагом” от Рудольфа Свореня там это описывается.
Тогда наверное вы сможете на пальцах, то есть на движении электронов объяснить законы коммутации первый и второй? Нет? А чего так? А книжки разные бывают, бумага она всё стерпит.
Нейронка должна справиться с таким промптом. Кидай сюда потом что тебе не понравилось в ответе гугловой нейронки по этому запросу, ответим!
Смешно =) правда, но на самом деле я отучившись на радиоинженера только с опытом работы, в том числе и в энергетике, разобрался с физикой процесса. Есть конечно тексты с описанием всяких на этот счёт теорий, там почти понятно, но они страдают некоторыми пробелами, и для широкого читателя не годятся.
То что "элементарная частица" (любая) - это "вортекс", вихрь энергии (про энергию тоже ничего не известно кроме закона сохранения и её постоянной величины).
Мне помогла аналогия с водой, те же дырки - это как набегающая волна по которой катится серфер.
Ну и главным ограничителем нашего познания, в частности в этой сфере, является невозможность измерить линейку линейкой, то есть в таком виде теория предполагает предположения, но она годится для понимания тех законов электротехники что используют инженеры.
Этого вполне достаточно для пользования технологиями.
Электроны и есть носители заряда. А в жидких средах еще и целые ионы плывут, слыхали про гальванопластику?
В кристалле нет ни одного миллиметра проводника (подводящего контакта или зоны кристалла), по которому течёт ток сотни ампер. Он всегда распределён по множеству проводящих участков. Никто никогда не суммирует токи в разных проводниках (вспомните трехфазную силовую линию). Суммируется мощность.
Комментарии как всегда интереснее самой статьи.
Что на счёт:
где-то читал, что в PCI 5.0 вокруг сигнальной площадки кругом стоят экранирующие площадки: что-то типа коаксиального разьёма формируют?
По сути дела да. Только не разъем формируют, а снижают переотражение сигналов и формируют так называемый signal integrity. Для высокоскоростных плат актуальная проблема целостности сигналов и взаимодействия соседних сигналов между собой. Поэтому стараются прокладывать землю между проводниками, а любые переходы со слоя на слой сопровождать такими же переходами земли, чтобы не терять опорную землю сигнала.
Вот вчера Ядро статью опубликовало по Signal/Power Integrity
Статья - классная завязка на "подумать" (хотя остановилась в самом интересном месте).
Начал изучать - есть ли скин-эффект в Copper Pillars - и выяснил, что нет.
Во-первых керамические конденсаторы стоят сразу после них (именно чтобы убрать скин-эффект).
А во вторых микро-конденсаторы стоят прямо в слоях металлизации. Об это КРАЙНЕ полезно было бы упомянуть в статье: https://ieeexplore.ieee.org/document/9943549
Видимо, потому что параллельно. Питание из нескольких фаз, ну и далее древовидно разветвляются проводники.
Одна контактная плодащка держит ток в районе 400mA
Не сходится. Только если ВСЕ контакты силовые (250А / (1200 шт / 2)) = 0,42 А, как указано в статье.
В реальности силовых контактов примерно половина (оценка, т.к. спецификация это не уточняет). Итого, 250А / 300 контактов будет 0,83 А. Поэтому я бы оценил максимальный ток вдвое меньшей величиной...
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как через CPU течёт 500 ампер и не сгорают выводы?