Teardown: PCB-Layout und Komponenten
Kommen wir nun direkt zur Platinenanalyse. Und genau hier muss und will ich Euch (wie eigentlich immer) noch ein paar Details mit auf den Weg geben, die bei AMD grundsätzlich anders gelöst sind als bei NVIDIA. Phasen zählen kann jeder (oder glaubt es zumindest), aber das führt hier sogar ein wenig in die Irre. Denn AMD nutzt für die Erzeugung der fünf (!) wichtigsten Spannungen gleich drei teure Dual-Rail PWM-Controller und passend dazu auch echte Smart Power Stages (SPS), die die fließenden Ströme (IMON) und Temperaturen (TMON) in Echtzeit zurückmelden können.
Da freut sich die Telemetrie natürlich so richtig, denn AMD geht nicht NVIDIAs einfachen Weg mit den Shunts zur Überwachung des Leistungslimits der gesamten Karte einschließlich aller Verluste VOR den Spannungswandlern (Primärseite), sondern kontrolliert die ganzen Ströme einzeln direkt NACH der Spannungswandlung. Der Rest ist leider reine Schätzung. Aber es klappt deutlich besser als bei NVIDIAs RTX 4060, wo am Ende ein klarer Ausgabefehler entstand. weil man erstmalig seit Langem aufs Shunt-Monitoring verzichtet hatte. Kunst kommt von Können.
Da immer wieder Fragen gestellt wurden, welche Spannungen das im Einzelnen sind, erkläre ich die unbekannteren Spannungen heute einmal. Das Akronym „VDD“ steht hierbei für „Voltage Drain-Drain“, was aus der MOSFET-Terminologie stammt, und es dient als Bezeichnung für die Versorgungsspannung. Dieser Term wird jetzt immer wieder auftauchen, deshalb erkläre ich das besser gleich vorab. Und nun gehen wir kurz ins Detail der „Magischen Fünf“.
Die Spannungsversorgung setzt natürlich auf VDDCR_GFX (also das Äquivalent zu NVIDIAs NVVDD) als größten Posten für die GPU. Man verwendet hier neun Phasen, die jeweils einen einzelnen SPS (Spannungsregler) ansteuern. Hierfür setzt man auf den MP2857 mit 8 +4 Phasen von Monolith für geforderten 9 Phasen mit AMDs SVI2 Interface sowie die MP87997 als SPS vom gleichen Hersteller. Es handelt sich um einen digitalen, mehrphasigen Dual-Rail-Controller, der primär die Stromversorgung für PWM-VID-Kern bereitstellt und der außerdem mit der AVSBus-Schnittstelle kompatibel ist. Zudem kann er mit den Intelli-Phase-Produkten von Monolith zusammenarbeiten, um die Mehrphasen-Spannungsreglerlösung (VR) mit einem Minimum an externen Komponenten zu realisieren.
Ein weiterer PWM-Controller (MP2856 mit max. 4 + 4 Phasen) steuert zwei getrennte Phasen für VDD_SOC und eine für VDD_USR. VDD_SOC schreibt die Versorgungsspannungsebene, die den System-on-Chip antreibt. Diese Spannungsebene ist wichtig für die Funktionsweise des SoC und muss genau spezifiziert und geregelt werden, um sicherzustellen, dass der Chip ordnungsgemäß funktioniert. Noch geheimnisvoller ist jedoch VDD_USR. Das USR steht dabei für Ultra-Short Reach und eigentlich müsste es USR_PHY heißen. Denn hier geht es um eine Spannung für die Inter-Die-Communication und PHY steht dabei für den physikalischen Layer (Physical Layer) eines Verbindungsprotokolls. Oder kurz gesagt, die MCM-Komponenten des Chiplet-Designs wollen und müssen ja auch untereinander auch Daten austauschen.
Rückseitig liegt in der Nähe der PWM Controller für Spannungsversorgung des Speichers VDD_MEM und VDDCI_MEM. Hier hätte (wie auch bei VDD_USR und VDD_SOC) auch ein günstigerer MP2853 von Monolith gereicht, aber man packt auch den großen Controller (MP2856 mit max. 4 + 4 Phasen) drauf. Geldverschwendung, aber zumindest lieferbar. VDDCI_MEM ist leistungsmäßig zwar kein großer Posten, aber enorm wichtig. Sie dient dem GPU-internen Pegelübergang zwischen dem GPU- und dem Speichersignal, quasi so etwas wie die Spannung zwischen dem Speicher und dem GPU-Kern auf dem I/O-Bus.
Darüber hinaus erzeugt man weitere Kleinspannungen (siehe Schema Vorderseite). Der Großteil dieser sehr ähnlich ausgeführten Spannungswandler befindet sich auf der Frontseite der Platine. Außerdem existiert auch noch eine 1,8V-Source (TTL, GPU GPIO), VDD_13 (Aux) und ein Ultra-Low-Dropout-Chip erzeugt die sehr geringe Spannung für den PLL-Bereich (VPP). Alle verwendeten Power Stages, auch die für den Speicher, sind ebenfalls Produkte von Monolith. Der MP87997 ist eine sehr leistungsfähige monolithische Halbbrücke und die Integration von Treibern und MOSFETs (DrMOS) führt zu einem hohen Wirkungsgrad aufgrund einer optimalen Totzeit und einer Reduzierung der parasitären Induktivität. Dieser kleine, 5 mm x 6 mm große LGA-Baustein passt bestens zum MP2856.
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- 6 - Gaming-Performance in WQHD (2560 x 1440)
- 7 - Details: Leistungsaufnahme und Lastverteilung
- 8 - Lastspitzen, Kappung und Netzteilempfehlung
- 9 - Temperaturen, Taktraten und Infrarot-Analyse
- 10 - Lüfterkurven und Lautstärke
- 11 - Zusammenfassung und Fazit
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