کالبدشکافی مادربرد سرفیس پرو ۱۱؛ معماری ARM و سلطه کوالکام در تبلت‌های مایکروسافت — کالبدشکافی | آیسی مدار
رفتن به محتوا

کالبدشکافی مادربرد سرفیس پرو ۱۱؛ معماری ARM و سلطه کوالکام در تبلت‌های مایکروسافت

موبایل و تبلت
۰ نظر
۲۴ نفر
کد ۳۸۴۳

سرفیس پرو ۱۱ یکی از مهم‌ترین دستگاه‌های مایکروسافت تو سال‌های اخیره، چون یه جهش بزرگ رو تو دنیای ویندوز نشون می‌ده: کوچ از پردازنده‌های سنتی اینتل به معماری ARM! با باز کردن این تبلت زیبا و رسیدن به مادربرد، به جای تراشه‌های همیشگی، با لشکری از قطعات ساخت کوالکام (Qualcomm) روبه‌رو می‌شیم که کلینیکال و فشرده کنار هم چیده شدن تا مصرف باتری رو کم و بازدهی رو به اوج برسونن.


ما تو تیم آیسی‌مدار همیشه دنبال این تغییرات بزرگ سخت‌افزاری هستیم تا ببینیم شرکت‌ها چطور معماری بردهای خودشون رو متحول می‌کنن. تو این کالبدشکافی قراره وجب‌به‌وجب مادربرد سرفیس پرو ۱۱ رو زیر لوپ ببریم و مغز متفکر Snapdragon X Plus رو در کنار آی‌سی‌های تغذیه، حافظه‌ها و کنترلرهای فوق‌سریع بررسی کنیم.


یادت باشه که کار روی این بردهای متراکم و مدرن شوخی‌بردار نیست. تراکم بالای قطعات و حساسیت اون‌ها به الکتریسیته ساکن (ESD) یعنی یه اشتباه کوچیک یا لغزش پنس می‌تونه برد رو برای همیشه خاموش کنه. پس اول ایمنی رو رعایت کن و بعد بیا تا با هم بریم تو دل این مادربرد هیجان‌انگیز!

مرحله ۱

بررسی بخش اول مادربرد؛ پردازنده و رم

پردازنده ده هسته‌ای Snapdragon X Plus با مدل X1P-64-100-103 که قلب تپنده و مغز متفکر این سرفیسه و بر پایه معماری ARM طراحی شده تا مصرف انرژی رو به حداقل برسونه.

حافظه رم 4 گیگابایتی از نوع LPDDR5X ساخت SK hynix با شماره H58G56BK8BX068 که سرعت پردازش و اجرای برنامه‌ها رو تو این فضای فشرده تضمین می‌کنه.

آیسی مدیریت تغذیه کوالکام مدل PMC8380-001-00 که توزیع دقیق ولتاژ رو برای این پردازنده قدرتمند انجام می‌ده.

یه تراشه مدیریت تغذیه دیگه از کوالکام با شماره PMC8380VE-001 تا پایداری انرژی تو مدارهای اصلی برد کاملا حفظ بشه.

پمپ شارژ و رگولاتور کاهنده ولتاژ (Buck regulator) کوالکام مدل PMC1010H-001-07 که نقش مهمی تو تنظیم و ثبات جریان برق داره.

این قطعه هم دقیقا یه پمپ شارژ و رگولاتور مشابه قطعه قبلیه، با این تفاوت که شماره مدلش PMC1010H-001-08 هست و بخشی از بار سنگین تنظیم ولتاژ رو به دوش می‌کشه.

و در نهایت تو این بخش، یه آیسی مدیریت تغذیه دیگه از کوالکام می‌بینیم که نشون می‌ده شبکه توزیع برق روی این مادربرد چقدر پیچیده و چندلایه‌ست.

مرحله ۲

ادامه بررسی مادربرد؛ کنترلرهای شارژ و تصویر

آیسی شارژ باتری کوالکام مدل SMB2360-002 که جریان ورودی به باتری رو با دقت کنترل می‌کنه تا طول عمرش بیشتر بشه.

یه آیسی شارژ باتری دیگه از کوالکام با شماره SMB2361-002 که در کنار تراشه قبلی، فرآیند شارژ سریع و ایمن رو روی این تبلت مدیریت می‌کنه.

به احتمال زیاد این قطعه تولیدکننده کلاک (Clock generator) کوالکامه که وظیفه‌اش هماهنگ کردن زمان‌بندی سیگنال‌ها بین تراشه‌های مختلف روی برده.

تراشه ریتایمر (Retimer) ساخت Parade Technologies مدل PS8830 که برای حفظ کیفیت و تقویت سیگنال‌های پرسرعت درگاه‌های USB4، دیسپلی‌پورت 2.0 و تاندربولت 3.0 استفاده می‌شه.

درایور نور پس‌زمینه ال‌ای‌دی از شرکت Murata با مدل PE23108 که وظیفه تامین و تنظیم روشنایی صفحه نمایش رو بر عهده داره.

این تراشه هم آمپلی‌فایر یا تقویت‌کننده صدای کوالکام هست که خروجی صوتی دستگاه رو با بالاترین کیفیت به اسپیکرها می‌رسونه.

تراشه مانیتورینگ جریان و ولتاژ ساخت Analog Devices مدل MAX34417 که مثل یه ناظر دقیق، مصرف انرژی برد رو لحظه‌به‌لحظه چک می‌کنه.

مرحله ۳

مبدل‌های ولتاژ و سوییچ‌های آنالوگ

مبدل کاهنده ولتاژ سنکرون 1 آمپری ساخت Monolithic Power Systems با مدل MP2322 که ولتاژ رو برای بخش‌های حساس مدار پایین میاره.

یه مبدل کاهنده ولتاژ دیگه از برند Richtek مدل RT5753ALGQW با توان 3 آمپر که برای تغذیه قطعات پرمصرف‌تر کاربرد داره.

مبدل DC به DC از برند Monolithic Power Systems که ولتاژ جریان مستقیم رو برای قسمت‌های مختلف برد تنظیم می‌کنه.

باز هم یه مبدل DC به DC دیگه از همون برند برای حفظ پایداری انرژی در مدارهای جانبی.

سوییچ آنالوگ دوگانه SPST ساخت Nexperia با شماره 74LVC2G66 که وظیفه قطع و وصل کردن مسیر سیگنال‌های آنالوگ رو بر عهده داره.

سوییچ بار (Load switch) 3 آمپری از Texas Instruments مدل TPS22964C که جریان برق رو به بخش‌های خاصی از مدار هدایت یا قطع می‌کنه تا مصرف انرژی بهینه بشه.

سوییچ توزیع توان با قابلیت محدودکردن جریان ساخت Diodes Incorporated مدل AP22653FDZ-7 که جلوی اضافه‌بار و آسیب به مدار رو می‌گیره.

مرحله ۴

مدارات منطقی و تنظیم‌کننده‌های ولتاژ

سوییچ قدرت (High-side power switch) ساخت NXP Semiconductors با مدل NX3P1108UK برای کنترل ایمن جریان در مدارهای ولتاژ بالا.

رگولاتور LDO با خروجی 1.8 ولت و 300 میلی‌آمپر از برند توشیبا (مدل TCR3UM18A) که ولتاژ کاملا صاف و بدون نویزی رو برای قطعات فوق‌حساس تامین می‌کنه.

گیت منطقی AND دو ورودی از شرکت Texas Instruments مدل SN74LV1T08 که برای پردازش شرط‌های ساده سخت‌افزاری روی برد استفاده می‌شه.

یه گیت منطقی AND دو ورودی دیگه، این بار ساخت Diodes Incorporated با مدل 74AUP1G08FS3 برای کنترل سیگنال‌های دیجیتال پایه.

مرحله ۵

ماژول‌های ارتباطی و شبکه بی‌سیم

کنترلر فوق‌سریع شبکه FastConnect 7800 ساخت کوالکام با مدل WCN7851-501 که از وای‌فای 7 و بلوتوث 5.4 پشتیبانی می‌کنه و سرعت ارتباطات بی‌سیم رو به اوج می‌رسونه.

ماژول فرانت‌اند (Front-end module) کوالکام که مخصوص پردازش و تقویت فرکانس‌های 2.4 گیگاهرتزی شبکه‌ست.

یه ماژول فرانت‌اند دیگه از کوالکام که وظیفه تقویت و فیلتر سیگنال‌های باند 5 گیگاهرتز رو به دوش می‌کشه.

مرحله ۶

فیلترهای سیگنال رادیویی

فیلتر SAW ساخت کوالکام با شماره B7530 که نویزها و فرکانس‌های مزاحم رو از سیگنال‌های بلوتوث و شبکه بی‌سیم (WLAN) حذف می‌کنه تا اتصال پایدارتر و شفاف‌تری داشته باشیم.

مرحله ۷

پشت مادربرد؛ میکروکنترلرها و حافظه‌های فلش

میکروکنترلر 32 بیتی ARM Cortex-M33 ساخت NXP با مدل MIMXRT633SFFOB که یه پردازنده سیگنال دیجیتال صوتی (Xtensa HiFi4 DSP) رو هم تو خودش جا داده و وظایف کنترلی سطح پایین سیستم رو هندل می‌کنه.

حافظه فلش سریال NOR با ظرفیت 64 مگابایت از برند Winbond مدل W25Q512NW که احتمالا برای ذخیره فریم‌ورها یا بایوس دستگاه استفاده می‌شه.

یه حافظه فلش سریال NOR دیگه با ظرفیت 2 مگابایت از Macronix مدل MX25U1633FZUI برای ذخیره‌سازی داده‌های اولیه بوت سیستم.

آرایه سیگنال مختلط (Mixed signal array) ساخت Renesas که ارتباط بین سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال رو تو مدار یکپارچه می‌کنه.

به احتمال زیاد، این قطعه وظیفه مدیریت تغذیه ماژول‌های دوربین رو بر عهده داره و اون هم ساخت شرکت کوالکامه.

محافظ درگاه USB type-C ساخت NXP با مدل NX20P0407UK که مثل یه سپر محافظ، جلوی اتصالی و نوسانات خطرناک ولتاژ پورت رو می‌گیره.

سوییچ آنالوگ DPDT برای ارتباطات USB 2.0 ساخت Analog Devices مدل MAX4983EEVB+ که مسیر دیتای USB رو با سرعت بالا قطع و وصل می‌کنه.

مرحله ۸

مدارهای محافظ و سوییچ‌های بیشتر در پشت برد

سوییچ آنالوگ دوگانه SPDT ساخت Vishay مدل DG2723 که مسیر سیگنال‌ها رو بین دو نقطه مختلف به سرعت سوییچ می‌کنه.

سوییچ آنالوگ دوگانه SPST از برند Nexperia با شماره 74LVC2G66 که قبلا هم مشابهش رو روی سمت دیگه برد دیده بودیم.

سوییچ بار ساخت onsemi مدل FPF2495CUCX که به عنوان محافظ در برابر اضافه‌ولتاژ (تا 28 ولت) و اضافه‌جریان عمل می‌کنه و امنیت برد رو به شدت بالا می‌بره.

یه سوییچ قدرت (High-side power switch) دیگه از NXP Semiconductors با شماره NX3P1108UK.

سوییچ بار 3 آمپری از Texas Instruments مدل TPS22964C برای کنترل دقیق‌تر جریان در قسمت‌های مختلف.

سوییچ بار قابل برنامه‌ریزی ساخت Diodes Incorporated مدل AP22800HB-7 که دست طراح‌ها رو برای تعیین دقیق سطح جریان مجاز باز می‌ذاره.

یه رگولاتور LDO دیگه از توشیبا با ولتاژ 1.8 ولت که وظیفه تامین برق تمیز و بدون نویز رو برای آیسی‌های حساس داره.

مرحله ۹

شیفترهای سطح ولتاژ و گیت‌های منطقی

مترجم سطح ولتاژ 2 بیتی (Voltage-level translator) ساخت NXP با مدل PCA9306 که اجازه می‌ده تراشه‌هایی با ولتاژ کاری متفاوت، بدون مشکل با هم ارتباط برقرار کنن.

شیفتر سطح ولتاژ 2 بیتی از Nexperia مدل 74AVC2T245 که اون هم برای همگام‌سازی ولتاژ خطوط دیتا کاربرد داره.

گیت منطقی AND دو ورودی ساخت Nexperia با شماره 74LV1T08GX.

گیت منطقی AND ساخت Diodes Incorporated با مدل 74AUP1G08FS3.

مرحله ۱۰

بررسی سنسورهای حرکتی دستگاه

سنسور 6 محوره شتاب‌سنج و ژیروسکوپ ساخت STMicroelectronics مدل LSM6DSO که چرخش‌ها و حرکات دستت رو با دقت فوق‌العاده‌ای به سیستم منتقل می‌کنه.

سنسور شتاب‌سنج 3 محوره از STMicroelectronics مدل LIS2DW12 که در کنار سنسور قبلی، تشخیص زوایا رو بسیار دقیق‌تر می‌کنه.

سنسور قطب‌نمای 3 محوره یا همون مغناطیس‌سنج ساخت MEMSIC مدل MMC5633NJL که جهت‌یابی دستگاه رو به عهده داره. این هم از پایان ماجراجویی ما تو دل سرفیس پرو 11! دیدن این حجم از تراشه‌های کوالکام روی یه دستگاه ویندوزی واقعا هیجان‌انگیزه و نشون می‌ده که دنیای سخت‌افزار داره با سرعت به سمت معماری یکپارچه و بهینه ARM حرکت می‌کنه. اگر دوست داری تو این مسیر از بقیه عقب نمونی و همیشه تحلیل بردهای جدید رو بخونی، حتما بقیه مقالات کالبدشکافی ما رو تو آیسی‌مدار دنبال کن. موفق باشی!

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

کالبدشکافی‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!