Как платформа, на которой размещены все запасные части всей машины, материнская плата играет важную роль в ПК. При сборке машины своими руками, помимо таких параметров, как набор микросхем, поддерживаемый тип памяти и скорость сетевой карты, на некоторых высокопроизводительных материнских платах также могут отображаться такие описания, как «6/8-слойная печатная плата» и «медь на 2 унции». Хотя всем известно, что чем больше эти числа, тем лучше, но многие опытные любители DIY, возможно, не смогут объяснить их конкретное значение. По сути, эти два показателя подобны скелету и кровеносным сосудам материнской платы, которые напрямую определяют верхний предел производительности и стабильности.

Печатная плата: трехмерная схема подключения материнской платы.

Полное название печатной платы — печатная плата. В качестве основного материала обычно используется FR-4. Он состоит из эпоксидной смолы и стеклоткани. Поверхность покрыта линиями из медной фольги для подключения к различным компонентам. В электронных изделиях простейшая односторонняя плата (1 слой) имеет проводящие линии только с одной стороны и обычно используется в небольших устройствах с простыми функциями (таких как пульты дистанционного управления, электронные игрушки и т. д.). На обеих сторонах двухсторонней панели (2 слоя) имеются линии, которые позволяют реализовать базовую перекрестную проводку. Обычно он используется в бытовой технике, высокопроизводительных источниках питания и другом оборудовании.


Но для материнских плат ПК (в частности, материнских плат для настольных ПК) двухслойные платы не подходят даже для продуктов начального уровня. Это происходит не только потому, что масштаба схемы недостаточно, но и потому, что нет независимых силового слоя и слоя земли, а высокочастотные сигналы могут легко мешать друг другу. В это время в печатных платах начали внедрять концепцию количества слоев. Проще говоря, это количество слоев проводящей медной фольги на плате. Каждый слой разделен изоляционным материалом FR-4, а верхний и нижний слои соединены металлическими сквозными отверстиями. Разные номера слоев соответствуют совершенно разной сложности схемы.



В настоящее время основные материнские платы представляют собой многослойные платы (4 слоя и выше), обычно со структурой «сигнальный слой – слой земли – слой питания – сигнальный слой» (вы можете представить себе слоеный пирог из дуриана). Независимый сигнальный уровень действует как экран, изолирующий помехи.


В материнских платах среднего и высокого класса обычно используется шестислойная структура платы. Дополнительный сигнальный уровень может вместить больше компонентных соединений. Симметричная структура ламинирования «3+1+3» позволяет избежать деформации, а также повышает механическую прочность и термостойкость материнской платы. Серверы или материнские платы для ПК высокого класса также будут использовать 8-слойную конструкцию платы, где каждый уровень имеет четкое разделение труда для организации сложных схем.



Медь: «несущая линейка» передачи тока

Медь, естественно, относится к цепям из медной фольги на всех уровнях печатной платы, но единицу измерения «унция (унция)» можно легко принять за вес. Фактически, это отраслевой стандарт толщины медной фольги: 1 унция соответствует толщине 1 унции чистой меди, покрывающей 1 квадратный фут площади. После конвертации она составляет около 35 микрон, что составляет почти толщину трех волосков.


Медь толщиной 1 унция часто является стандартной конфигурацией обычных материнских плат ПК (включая материнские платы ноутбуков). Согласно формуле переноса тока, дорожка шириной 2 мм, изготовленная из меди плотностью 1 унция, может стабильно проводить ток 2,1 А, полностью удовлетворяя потребности традиционной передачи сигнала. В некоторых ультратонких платах или материнских платах во внутреннем слое используется медь толщиной 0,5 унции (около 17,5 микрон), что позволяет экономить место и контролировать затраты. Пока дизайн разумен, он не повлияет на производительность.


Толстая медь плотностью 2 унции и выше представляет собой «улучшенный кровеносный сосуд», подготовленный для оборудования высокой мощности. Допустимая токовая нагрузка меди толщиной 2 унции (70 микрон) в два раза выше, чем у меди 1 унции, а эффективность рассеивания тепла также значительно улучшена. Поэтому эта конструкция обычно используется в материнских платах для ПК/серверов высокого класса для удовлетворения потребностей в стабильном питании лучших процессоров. Однако толстая медь имеет и недостатки. Например, травление схем сложнее и дороже, а также это ограничивает возможности точного проектирования схем.

Однако количество слоев и толщина меди материнской платы никогда не проектируются изолированно, а точно подбираются в соответствии с расположением устройства. Например, обычные материнские платы для настольных ПК обычно состоят из 4–6 слоев меди толщиной 1 унция, что не только удовлетворяет ежедневные офисные и игровые потребности, но также имеет контролируемую стоимость. В материнских платах высокого класса будет использоваться комбинация 6-слойной платы + меди 2OZ или даже 8-слойной платы + меди 2OZ, которая может не только обеспечить стабильную передачу высокочастотных сигналов, но также справиться с высоким током и давлением рассеивания тепла во время разгона.