آشنایی با قطعات جان سخت MSI با نام Military Class

مقدمه

شرایط خاص کاری، نیازمند تمهیدات خاصی نیز می باشد. مدارات الکترونیکی متشکل از المان های مختلف، نقش مهمی را در دستگاه های حساس امروزه به خود اختصاص داده اند. طی سالیان دراز، اطمینان  به سخت افزار رایانه برای کاربردهای خاص افزایش یافته است. امروزه از سخت افزار رایانه انتظار کارکرد در شرایط مختلف و سخت را داریم. بر خلاف اوقاتی که سخت افزار رایانه در شرایط نسبتا خوبی قرار دارد، گاهی نیاز است تا در شرایط بسیار سختی باید به فعالیت بپردازد.

VRM

از بین قطعات مختلف سخت افزار رایانه، کارت گرافیک و مادربورد میزبان دو پردازشگر حیاتی و اصلی سیستم های کامپیوتری هستند. مدار تنظیم کننده ولتاژ،Voltage Regulator Modules، یا VRM، حساس ترین بخش این دو قطعه است که ظیفه تأمین جریان موردنیاز پردازنده مرکزی و پردازشگر گرافیکی را بر عهده دارد. طی این پروسه می‌بایست ولتاژ ۱۲ ولتی از طریق کانکتور ورودی برق به ولتاژی با محدود مورد نیاز پردازشگر با آمپراژ بالا به‌منظور تغذیه صحیح تبدیل می گردد. کارکرد صحیح و اعمال ولتاژهای به اندازه و به‌موقع، و همچنین، جلوگیری از اعمال ولتاژهای ناخواسته و حذف نویزهای اضافی (که این نویز تأثیر زیادی در کاهش کیفیت و راندمان دارد) ارتباط مستقیم به VRM دارد. کیفیت ولتاژهای ارائه شده توسط VRM می تواند در افزایش بازدهی کلی محصول تاثیر گذاشته و همچنین باعث کاهش مصرف انرژی گردد. در حقیقت این مدار رگولاتور است که تصمیم می‌گیرد برق‌رسانی چگونه انجام شود.

MSI Military Class

کمپانی MSI به عنوان یک از  برترین طراحان و تولیدکنندگان مادربورد و کارت گرافیک در دنیا، در سال ۲۰۰۹ محصولات خود را با استاندارد کلاس نظامی یا Military Class I عرضه کرد. استاندارد کلاس نظامی MSI سطوح مختلفی دارد که جدیدترین آن به Military Class VI  یا “استاندارد نظامی سطح ۶” مشهور است. از قطعات دارای استاندارد نظامی در دستگاه های حساسی مانند شاتل های فضایی استفاده می شود.

سازمان وزارت دفاع ایالت متحده امریکا یا US DoD در حقیقت ۴۵ نوع مختلف از استاندارد سطح نظامی را صادر می کند که MIL-STD-810-G (استاندارد مورد استفاده توسط MSI) دوازدهمین نوع آن است. این استاندارد در حقیقت تاثیر شرایط محیطی را روی تجهیزات بررسی می کند و قطعاتی که از این استاندارد برخواردار هستند، پس از پاس کردن ۷ تست بسیار سنگین شوک دمایی، تست رطوبت، تست لرزش، تست فشار کم، تست دمای بالا، تست دمای پایین و تست شوک، استاندارد MIL-STD-810-G از سازمان وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا دریافت خواهند کرد. دریافت این گواهی به منزله ی تایید همه جانبه عملکرد آنها تحت شرایط محیطی بسیار سخت با پایداری کامل است.

MSI Military Class Components

تمام قطعات بکار رفته در VRM مادربوردها و کارت های گرافیک MSI که از استاندارد کلاس نظامی پشتیبانی می کنند به شرح زیر است:

Hi-c CAP: یا Highly-conductive Polymerized Capacitors به خازن های پلیمریزاسیون تخت با رسانایی بالا گفته می شود که هسته ی آنها از جنس فلز کمیاب Tantalum تشکیل شده است. این خازن ها نسبت به خازن های آلومینیومی و استوانه ای شکل دارای خاصیت مغناطیسی بالایی هستند و جریان نشتی کمتری دارند.

Solid CAP: کمپانی MSI در ساخت VRM های بسیار کیفیت خود از ترکیب خازن های جامد و Hi-c CAP استفاده می کند. خازن های جامد و استوانه ای شکل بکار رفته در مدار مدارات تنظیم کننده ولتاژ محصولات این کمپانی، طول عمری برابر ۱۰۰۰۰ ساعت دارند و تمام ساخت کشور ژاپن هستند. این خازن ها نسبت به نمونه های رایج طول عمر دوبرابر دارند و پایداری آنها تحت هر شرایطی تضمین شده است. این خازن های صنعتی در دمای ۱۰۵ درجه ی سانتی گراد می توانند به فعالیت خود ادامه دهند.

Dark-CAP: حتی خازن های جامد یا خازن های پلیمری نیز با یکدیگر تفاوت دارند که این تفاوت رو می توان در طول عمر آنها به دلیل کیفیت و پایداری بالا جست و جور نمود. کمپانی MSI در برخی از محصولات خود از نام Dark-Cap برای خازن های پلیمری خود استفاده می کند که طول عمر آنها می تواند حتی به ۱۲۰۰۰ ساعت برسد. این خازن ها بیشترین پایداری را به همراه دارند.

SFC: به چوک های VRM  محصولات MSI گفته می شود که در مخفف کلمات Super Ferrite Choke است و به هسته ی فوق العاده ی فریت آنها اشاره دارد. جنس هسته فریت چوک ها متفاوت است و به دلیل قرارگرفتن سیم پیچ سلف روی آنها، هر کمپانی از  آلیاژ مخصوصی استفاده می کند. این چوک ها به راحتی توانایی عبور ۶۰ آمپر جریان را از خود دارند.

Ti Choke: فلز تیتانیوم با نماد Ti شناخته شده و فلزی بسیار مقاوم در حد فولاد اما با ۴۵ درصد وزن کمتر است. تیتانیوم تحمل بسیار بالایی در برابر حرارت دارد و در صنایع مختلف در ترکیب با عناصر مختلف تشکیل آلیاژهای مختلفی را می دهد. با توجه به اینکه از این فلز می توان در جهت افزایش پایداری و طول عمر بهره برد، کمپانی MSI چوک های تیتانیومی را در برخی از محصولات خاص خود مانند مادربرد MSI Z370 GODLIKE GAMING بکار می گرد  تا حداکثر پایداری و کیفیت را برای افراد حرفه ای به ارمغان آورد. کمپانی Lianzhen Electronics ساخت این چوک ها را بر عهده دارد.

DrMOS: ماسفت های یک مدار تغذیه، داغ ترین المان آن محسوب می شود. در طراحی رایج، معمولا از ماسفت های Low-Side، High-Side و Mosfet Driver در بسته های جداگانه استفاده می کنند. این طراحی علاوه بر افزایش هزینه، افزایش مصرف انرژی و افزایش دمای کاری را به همراه دارد و طراحی مناسبی برای کاربری های حرفه ای طلقی نمی گردد. طراحی ماسفت های DrMOS کمپانی MSI به این صورت است که از یک پکیج کامل، حاوی هر ۳ ماسفت استفاده گردد که این طراحی علاوه بر کاهش دمای کاری و کاهش مصرف انرژی، فضای بیشتری را در اختیار ماسفت در حالت بیکاری برای ذخیره جریان الکتریکی قرار می دهد. این موضوع در حالت بیکاری تنها بر عهده ماسفت Low-Side  است و با این طراحی مجتمع، با توجه به افزایش دوبرابری سطح مقطع، کاهش دمای کاری را شاهد هستیم. ماسفت های DrMOS  تا دمای ۱۱۵ درجه سانتی گراد به راحتی به فعالیت خود ادامه می دهند.

Intelligent Digital Controller: کنترل جزیره دیجیتالی مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربردها و کارت های گرافیک حرفه ای MSI توسط با کیفیت ترین تراشه ی ممکن و ساخت کمپانی آلمانی Infineon انجام می شود. این کنترلر های PWM با شماره های IR3599 برای کارت گرافیک MSI GTX 1080Ti LIGHTNING و IR 35201 برای مادربوردهایی مانند MSI Z370 GODLIKE GAMING یا MSI X299 XPOWER AC و دیگر محصولات ۲۰۱۷ msi بکار گرفته شده تا دقیقترین برق رسانی انجام گردد. این کنترلرها مجهز به انواع مدارات محافظتی از جمله جریان بیش از حد و ولتاژ بیش از حد (OCP و OVP) و دیگر مدارات محافظتی UVP ،OTP  )محافظ ولتاژ کمتر از حد، محافظ دمای بیش از حد مجهز بوده و به خوبی می تواند افت ولتاژ یا VDROOP را کنترل کنند.

Lightning Power Layer: تامین جریان پاک و بدون نویز در کارت های گرافیک لایتنینگ به مدار رگولاتور ختم نمی شود. این کارت های گرافیک از گذشته مجهز به تکلونوژی LPL کمپانی MSI هستند. LPL مخفف Lightning Power Layer می باشد. PCB این کارت های گرافیک ۸ لایه است. بعد از ۳ لایه اولی به لایهGPU Power می رسیم (برق GPU). همینطور لایه دوم نیز مربوط به GPU Power است. لایه بعدی مربوط به Memory و IO Power و لایه آخر به زمین متصل است. این کار باعث میشود جریانی که به این قسمت ها میرسید دوباره مورد بازنگری قرار گیرد و نویز آن تا آخرین حد ممکن گرفته شد و بدون اختلال در برق سایر قسمت ها مستقیم به GPU یا دیگر قسمت ها برسد.

Load Line Calibration: تا قبل از معرفی LLC، زمانیکه اقدام به اورکلاکینگ پردازنده می کردیم، مجبور بودیم با اتفاق بسیار بدی به نام Vdroop دست و پنجه نرم کنیم. Vdroop و میزان لود پردازنده نسبت مستقیم با یکدیگر دارند، هر چقدر که میزان لود پردازنده بالا رود، دراپ ولتاژ پردازنده افزایش می یابد. در این حالت، سیستم قادر نیست تا ولتاژ Vcore پردازنده را به طور ایده آل حفظ کند، در حالیکه حفظ تنظیمات اورکلاکینگ برای پایداری سیستم ضروری است.

اما Vdroop واقعا بد به نظر می رسد؟ خیر، در واقع Vdroop توسط اینتل طراحی شده است تا مطمئن باشیم ولتاژ پردازنده هرگز از چیزی که در بایوس اعمال کردیم، بالاتر نرود. در واقع همیشه یک پرش زمانیکه ولتاژ پردازنده عوض شود، رخ خواهد داد )مثلا برای یک ثانیه) و پیک این ولتاژ بالاتر از چیزی خواهد بود که اعمال می کنیم. تکرار مکرر این پرش ولتاژ می تواند باعث آسیب رساندن به پردازنده گردد.

با این وجود، رخداد Vdroop در اورکلاکینگ مشکل ساز است و مجبور خواهیم شد تا ولتاژ بالاتری اعمال کنیم. Load Line Calibration یا LLC، برای حل این موضوع طراحی گردید تا ولتاژی که اعمال می کنیم، کاملا ثابت بماند. البته LLC حالت های مختلفی دارد و می تواند Vdroop را بین فواصل ۱۰۰، ۷۵، ۵۰، ۲۵ و یا صفر درصد تغییر دهد. Mode 1 در مادربورد های msi، در واقع بیشترین مقدار Vdroop را به همراه داشته و مودهای دیگر میزان دراپ ولتاژ را کاهش می دهند. در نهایت مود آخر یا mode 5،  محدوده ولتاژ پردازنده را دقیقا همان چیزی نگه می دارد که در بایوس اعمال می کنیم.

اهمیت قطعات کلاس نظامی در کشور ایران

ایران یک کشور ۴ فصل است که انواع شرایط محیطی را در در اکثر اوقات سال به خود می بیند. شمال کشور دارای هوایی شرجی با رطوبت بالا است که می تواند روی عملکرد مدارهای حساس الکترونیکی تاثیر منفی بگذارد.

از طرف دیگر، جنوب کشور از وضعیت جوی نامناسبی در اغلب اوقات رنج می برد، بطوریکه گرد و غبار زیادی را در این منطقه شاهد هستیم. گرد و غبار نیز یکی از دشنمان اصلی قطعات الکترونیکی است که با جمع شدن زیاد آنها، مانند عایق عمل کرده و مانع از خنک شدن قطعات می گردد.

محصولات MSI که از استاندارد رده نظامی در ساخت قطعات حساس آنها استفاده شده است، می توانند در هر شرایط بدی به فعالیت بپردازند. برای مثال تست های صورت گرفته در زمینه ی دمای بالا و دمای پایین یا رطوبت، شرایطی بسیار سخت تر و غیرقابل مقایسه با شرایط جوی کشور ما هستند. این استاندارد به ما این اطمینان را می دهد تا از کارکرد قطعات سیستم های کامپیوتری تحت هر شرایط اطمینان حاصل کنیم.