하단에 간단요약있습니다.
NVIDIA GeForce RTX 3080 및 RTX 3090 크래쉬 - 캐패시터가 왜 그렇게 중요한지, 그리고 실제로 무엇이 뒤에 있는지
GeForce RTX 3080 및 RTX 3090의 커패시터에 대한 기사가 물결을 일으킨 후 두 가지 방법으로 저 자신을 비판해야 합니다. 저는 독자들이 상황이나 배경에 대한 좀 더 길고 더 기술적인 설명에 관심을 가질 수 있으며, 둘째로, 제조업체가 사용하는 용어를 (생각 없이) 채택하면 현장에서 빈 카운터를 호출할 수 있다고 과소평가했습니다. 따라서 나머지 설명은 일반적으로 내용에 의문을 제기합니다.
또한 MLCC에도 불구하고 일부 카드가 충돌할 수 있는 이유 또는 더 열악한 솔리드 캡을 독점적으로 장착했음에도 불구하고 일부 카드가 충돌하지 않는 이유를 설명했습니다. 불행히도 많은 사람들이 그것을 간과했습니다. 마지막에 다시 설명하겠습니다.
덧붙여서 나는 다음을 이해할 수 있는 수준으로 나누려고 (다시) 시도했고 실제 문제와 관련이 없기 때문에 많은 세부 사항을 의도적으로 생략했습니다. 그러나 전체 전원 공급망의 끝에서 커패시터가 무엇인지, 왜 필요한지, 왜 NVIDIA 카드에 도달할 수 없는지, 그리고 어떤 결론을 이끌어 내야 하는지 이해하려면 먼저 전압 조정 및 현재 그래픽 카드의 원격 측정을 처리합니다.
현재 그래픽 카드의 원격 측정
NVIDIA의 Boost (및 AMD의 Power Tune)는 가능한 가장 낮은 전력 소비 및 폐열과 같은 부작용으로 최대 그래픽 성능을 달성할 수 있도록 하는 매우 복잡한 구조입니다. 세부 사항과 기술 구현에 상당한 차이가 있더라도 두 메커니즘은 회로도 구조에서 매우 유사합니다. 안타깝게도 그래픽 카드는 더 이상 몇 년 전의 환자 "소비자"가 아니라 안절부절못하는 작은 동료이기 때문입니다.
주요 관심사는 항상 GPU의 현재 부하에 실제로 필요한 만큼의 전력만 공급되고 최적의 클럭 속도를 달성하도록 GPU의 코어 전압을 가능한 한 실시간으로 조정하는 것입니다. 이를 단순화된 전압 곡선이라고 합니다. Nvidia의 Boost를 사용하여 기본 전압을 포함한 개별 부스트 단계를 저장했습니다. 이로써 최저 부스트 레벨의 클럭이 이른바 오프셋으로 이동하거나 고정되고 나머지는 중재자 (관리자, 디스패처)의 계산에서 도출됩니다.
펌웨어는 매우 짧은 간격 (즉, 실시간)으로 지속적으로 에너지 소비를 확인하고 모든 센서와 GPU 예측을 동시에 쿼리하며 전압 변환기의 원격 측정 데이터도 포함합니다. 이러한 값은 디지털 전원 관리 및 해당 중재자에게 전달됩니다. 이 규칙 세트는 각 레지스터에서 읽을 수 있는 GPU (BIOS, 드라이버)의 전력, 열 및 전류 제한도 알고 있습니다. 이러한 제한 내에서 이제 모든 전압, 클럭 주파수 및 팬 속도를 제어하고 항상 카드에서 최대 성능을 얻으려고 합니다. 입력 값 중 하나만 초과하거나 도달하지 않으면 중재자는 전압 또는 클럭 속도를 줄이거나 늘릴 수 있습니다.
우리는 기억합니다 : 사이클의 과정, 전압 및 흐르는 전류는 상황에 따라 극도로 빠르게 변동할 수 있습니다!
전원 공급 장치의 특징
물론, 저는 적절한 전압 변환과 모니터링에 대한 기술적인 세부 사항에 얽매이고 싶지 않습니다. 대부분은 어차피 지루할 것입니다. 하지만 더 나은 이해를 위해 조금 더 잠수해야 합니다. 그래서 우리는 매우 중요한 전압 변환기 (오른쪽 위의 다이어그램)로 곧장 나아갑니다. 이미 짐작한 바 있습니다. 전원 공급 장치의 제어 루프는 일반적인 스위치 모드 전원 공급 장치와 거의 비슷하게 작동하며 여기에서 주파수는 일반적으로 300 ~ 500KHz 사이가 될 수 있습니다. 다음 체계는 전압 변환 프로세스를 매우 단순화된 방식으로 보여줍니다.
이제 기존 제어 루프 중 하나가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 관련 페이즈가 전환되면 PWM 컨트롤러는 MOSFET의 게이트 연결에 작은 제어 신호를 보냅니다. 이것은 전도성이 되고 전류는 소스에서 드레인으로 흐릅니다. MOSFET 뒤에 있는 코일은 이제 자기장을 생성하고 에너지를 저장하여 필요한 경우 입력 전압과 반대되는 반대 전압을 생성할 수 있습니다. MOSFET이 소진되지 않도록 MOSFET 게이트의 제어 신호가 즉시 제거되고 게이트가 비전도성이 됩니다. 코일은 더 이상 전류로 이동하지 않고 저장된 에너지를 다시 방출합니다.
제어 루프의 끝에는 방금 언급한 코일과 더 큰 커패시터가 있습니다. 코일은 시동 전류의 한계를 보장하고 자기장에 에너지를 저장한 다음 반대 전압의 유도를 보장합니다. 커패시터는 가능한 한 가장 부드럽고 리플이 없는 전압을 제공할 수 있도록 모든 것을 부드럽게 합니다. 음, 부드러움이 무슨 뜻이죠? 하지만 거의. 그리고 얼마나 많은 페이즈를 제어해야 하고 지능적으로 균형을 잡아야 하더라도 PWM 컨트롤러에는 각 개별 제어 루프 (각 페이즈)의 피드백으로 전류의 전류 흐름과 온도라는 두 가지 값이 필요합니다. 둘 다 원격 측정에 중요합니다. 이것이 바로 DCR (직류 저항)이 작용하는 곳입니다.
이에 대해 다른 방법이 있기 때문에 모니터링이 다를 수 있습니다. 흔히 SPS(Smart Power Stage)와 MOSFET DCR에 대한 내용을 읽습니다. 아래 그림은 IMON을 사용하여 각 개별 제어 루프에 대한 전류 강도 값을 제공하는 지능형 PLC의 일반적인 레이아웃을 보여줍니다. 이는 완벽한 밸런싱, 즉 페이즈 간의 균형을 위해 절실히 필요합니다. PLC는 이 값을 어떻게 결정합니까? MOSFET의 드레인 전류는 실시간으로 측정되며 이러한 값도 매우 정확합니다. 이제 기존의 모든 변형을 설명하는 것이 적절하지 않기 때문에 훨씬 저렴한 인덕터 DCR, 즉 출력 영역에서 각 필터 코일의 유도 저항을 통한 전류 측정을 저장합니다.
이제 전류가 전압 변환기에서 GPU로 흐르기 때문에 도체 트랙의 추가 인덕턴스를 고려해야 합니다. 이제 모든 고주파수 (및 그 결과로 발생하는 주파수 혼합물)를 고려한다면 전압 변환기의 나머지 HF 낭비와 매우 빠르게 변화하는 부하 (Boost가 전압 조정에도 반응함)를 고려할 때, 적용되는 공급 전압은 안정적이고 부드럽지 않습니다. 이것은 우리를 처음으로 되돌려줍니다. 특정 사이클에 필요한 전압을 얻으려면 부드러운 및 버퍼링이 필요합니다. GPU에 최대한 가깝게. 이것이 바로 우리가 지금 이야기하고 있는 커패시터가 칩이 있는 BGA 아래의 회로 기판 뒷면에 직접 위치한 이유입니다.
그런데, 예를 들어 GPU 아래에 있는 2GHz 이상의 GPU의 높은 클럭 속도가 회로 기판에서 여전히 감지될 수 있다는 것은 잘못된 것입니다. 이러한 GPU가 초당 실행하는 클럭 사이클 수는 문제와 간접적으로만 관련이 있습니다. 그러나 우리는 이미 클럭 속도와 전압, 원격 측정 및 제어 속도 간의 연결을 가지고 있었습니다. 예를 들어 전압 및 주파수가 변경될 수 있는 경우 세 자리 KHz 범위의 제어 프로세스를 여기서 확인할 수 있습니다. 덧붙여서, 이러한 변화는 전압 변환기와 12V 공급 레일에 역방향으로 영향을 미칩니다.
안정적인 작동을 위해 중재자는 항상 활성화된 각 부스트 클럭에 대해 올바른 전압이 실제로 존재한다고 가정합니다. 그러나 부하 변경이 서로 매우 빠르게 따라가는 경우 적절한 버퍼링이 없으면 GPU 아래로 전압 강하가 발생할 수 있습니다. 이것이 실패하면 소위 전압 강하라고 하는 것을 말합니다. 이러한 문제가 아주 잠깐 동안만 발생하면 전체 컴퓨터가 중단되거나 GPU가 정지되지만 전체 사이클이 완전히 실패할 때까지 약간의 계산 또는 이미지 오류로 시작됩니다. 그런 다음 해당 프로그램 (게임)만 충돌하고 사용자는 데스크톱에 다시 접속하게 됩니다.
MLCC와 SP-CAP 또는 POS-CAP의 차이점은 무엇입니까?
많은 전기 데이터는 다음과 같은 고려 사항에 대해 다소 중요하지 않습니다. 구성 요소가 주어진 사양 내에서 작동하는 한 온도, 저항 및 기타 매개 변수는 주요 관심 사항이 아닙니다. 여기서 정말로 중요한 것은 충전 또는 방전 속도뿐만 아니라 저장될 수 있는 양(용량)입니다.
엔지니어가 모든 폴리머 커패시터 (정확한 설계에 관계없이)를 POS-CAP (파나소닉뿐만 아니라)라고 부르고 싶어한다는 사실은 단순히 이러한 구성 요소가 사용되는 방식과 사용되기 때문입니다. 개발자들은 그것을 시시한 CAP라고 지칭하는 것을 좋아합니다.
회로 기판에 폴리머 커패시터로 정확히 설치된 것은 다음 그림은 코어 전압 (NVVDD) 공급을 위한 Founders Edition의 혼합 장비를 보여줍니다. 2개의 폴리머 커패시터와 MLCC (적층 세라믹 커패시터) 그룹이 있습니다. 그건 그렇고, 유형 간의 차이는 버킷을 사용하여 멋지게 바꿀 수 있습니다. 폴리머 커패시터는 더 높은 용량을 가지고 있습니다. 따라서 용량이 더 큰 버킷이지만 채우고 비우는데도 훨씬 더 오래 걸립니다. MLCC의 그룹은 더 빨리 채우고 비울 수 있는 많은 작은 버킷과 같습니다. 그러나 동일한 양의 물을 저장하고 방출할 수 있으려면 동시에 작동하는 여러 사본이 필요합니다.
그게 GPU 클럭과 어떤 관련이 있습니까? 당신은 여기 아래에서 그것을 눈치채지 못하기 때문에 주로 아무것도 아닙니다. 그래서 설명에서 원격 측정을 통해 우회를 찾았습니다! 그러나 GPU의 클럭 주파수가 높을수록 필요한 전압이 높아질수록 Boost가 이를 상쇄하고 조절할 가능성이 높아집니다. 저장된 한계에 가까울수록 수정 및 부하 변경이 더 자주 발생합니다. 간격이 짧을수록 더 빨리 버퍼링 할 수 있어야합니다. 그러나 이것이 바로 작은 MLCC 버킷이 작동하는 곳이며, 저는 이미 이 버킷이 더 빠르기 때문에 고주파 범위에서 더 낫다고 썼습니다.
MLCC는 실제로 버퍼링 및 필터링과 관련하여 훌륭한 운전자와 단거리 선수이며, 느리고 다소 서투른 솔리드는 러프를 위한 로드 캐리어입니다. MLCC가 없으면 공급 전압이 여러 사이클 동안 필요한 값 아래로 떨어질 수 있기 때문에 매우 빠른 변화로 중요해집니다. 그러나 가이드 값만 펌웨어에 저장되었기 때문에 칩 품질도 여기에 적용됩니다. 많은 GPU가 품질면에서 훨씬 더 우수하므로 안정적으로 작동하려면 실제로 훨씬 적은 전압이 필요합니다.
덧붙여서 MLCC 그룹의 용량이 버퍼링에 충분한 경우 솔리드 없이 관리할 수 있습니다. 물론, 업스트림 전압 변환기 및 코일 또는 커패시터의 품질과 도체 트랙의 라우팅도 중요합니다. 그러나 실제로 MLCC 없이는 완전히 작동하지 않으며 제한된 범위에서만 작동합니다. 왜 그런가요? 이것이 GPU의 품질과 비닝이 작용하는 곳입니다.
결론 및 끝맺음
6개의 고체에도 불구하고 여전히 정말 안정적인 카드 소유자는 실제로 모든 것을 매우 우수한 칩 품질로 인해 빚지고 있습니다. 여전히 오류를 유발하는 MLCC가 있는 카드 소유자는 저장된 전압/주파수 곡선에도 대처할 수 없는 GPU에 짜증을 낼 수 있습니다. 이것은 보드 파트너가 적절한 드라이버가 없기 때문에 첫 번째 카드에서 아무것도 테스트할 수 없는 지점입니다. 분명히 OC 카드로 적합하지 않았을 카드가 많이 유통되었습니다.
NVIDIA가 GPU의 공급 전압을 NVVDD와 MSVDD로 나눈 사실은 또한 그들이 문제를 잘 알고 있음을 보여줍니다. MSVDD에서 훨씬 적은 변화를 확인할 수 있었고 NVVDD와 독립적으로 생성된다는 사실은 적절하게 장착된 MLCC 그룹을 사용하면 쉽게 달성할 수 있습니다. 나머지 레이아웃이 이 해석을 허용하면 더 많은 MLCC는 해를 끼치지 않습니다. 그러나 그것 없이는 느리고 느려집니다. 너무 복잡하지 않았으면 좋겠습니다.
제가 너무 단순화했다고 생각하시는 분들도 계실 겁니다. 하지만 저는 Igorpedia도 아니고, 신생 레이아웃 제작자와 보드 디자이너를 위한 고등 교육 기관도 아닙니다. 이 카드에서 일어나는 일에 대한 원칙과 이해에 관한 것입니다.
요약
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