Разъемы для микропроцессоров: типы, конструкция и эволюция.

Введение

Соединение микропроцессора с платой

В компьютерном оборудовании процессорный сокет или слот содержит один или несколько механических компонентов, обеспечивающих механическое и электрическое соединение между микропроцессором и печатной платой (PCB). Это позволяет устанавливать и заменять центральный процессор (ЦП) без пайки. Распространенные сокеты имеют фиксирующие зажимы, которые создают постоянное усилие, которое необходимо преодолеть при установке устройства. Для чипов с большим количеством контактов предпочтительны сокеты с нулевым усилием вставки (ZIF). К распространенным сокетам относятся Pin Grid Array (PGA) и Land Grid Array (LGA). Эти конструкции обеспечивают компрессионное усилие при установке рукоятки (для типа PGA) или прижимной пластины (для типа LGA). Это обеспечивает надежную механическую фиксацию, избегая риска изгиба контактов при установке чипа в сокет. Некоторые устройства используют сокеты Ball Grid Array (BGA), хотя они требуют пайки и обычно не предназначены для самостоятельной замены. Процессорные сокеты используются на материнской плате в настольных и серверных компьютерах. Благодаря возможности легкой замены компонентов, они также применяются для прототипирования новых схем. В ноутбуках обычно используются процессоры для поверхностного монтажа, которые занимают меньше места на материнской плате, чем процессор в сокете. По мере увеличения плотности контактов в современных сокетах, возрастают требования к технологии изготовления печатных плат, позволяющей успешно развести большое количество сигналов к близлежащим компонентам. Аналогично, технология соединения выводов внутри корпуса чипа также становится более сложной с увеличением количества и плотности контактов. Каждая технология сокетов имеет свои специфические требования к оплавлению припоя. По мере увеличения частот процессора и памяти, превышающих 30 МГц и выше, электрическая сигнализация все чаще переходит на дифференциальную сигнализацию по параллельным шинам, что создает новые задачи по обеспечению целостности сигнала. Эволюция процессорного сокета представляет собой совместную эволюцию всех этих технологий. Современные процессорные сокеты почти всегда разрабатываются совместно с системой крепления радиатора или, в устройствах с низким энергопотреблением, с другими решениями для теплоотвода.

In computer hardware, a CPU socket or CPU slot contains one or more mechanical components providing mechanical and electrical connections between a microprocessor and a printed circuit board (PCB). This allows for placing and replacing the central processing unit (CPU) without soldering. Common sockets have retention clips that apply a constant force, which must be overcome when a device is inserted. For chips with many pins, zero insertion force (ZIF) sockets are preferred. Common sockets include Pin Grid Array (PGA) or Land Grid Array (LGA). These designs apply a compression force once either a handle (PGA type) or a surface plate (LGA type) is put into place. This provides superior mechanical retention while avoiding the risk of bending pins when inserting the chip into the socket. Certain devices use Ball Grid Array (BGA) sockets, although these require soldering and are generally not considered user replaceable. CPU sockets are used on the motherboard in desktop and server computers. Because they allow easy swapping of components, they are also used for prototyping new circuits. Laptops typically use surface mount CPUs, which take up less space on the motherboard than a socketed part. As the pin density increases in modern sockets, increasing demands are placed on the printed circuit board fabrication technique, which permits the large number of signals to be successfully routed to nearby components. Likewise, within the chip carrier, the wire bonding technology also becomes more demanding with increasing pin counts and pin densities. Each socket technology will have specific reflow soldering requirements. As CPU and memory frequencies increase, above 30 MHz or thereabouts, electrical signalling increasingly shifts to differential signaling over parallel buses, bringing a new set of signal integrity challenges. The evolution of the CPU socket amounts to a coevolution of all these technologies in tandem. Modern CPU sockets are almost always designed in conjunction with a heat sink mounting system, or in lower power devices, other thermal considerations.

Функция

Разъем процессора изготавливается из пластика и часто оснащен рычагом или защелкой, а также металлическими контактами для каждого из выводов или контактных площадок на процессоре. Многие корпуса имеют ключи, обеспечивающие правильную установку процессора. Процессоры в корпусе PGA (pin grid array) вставляются в разъем, и, если предусмотрена, защелка закрывается. Процессоры в корпусе LGA (land grid array) вставляются в разъем, фиксирующая пластина откидывается на процессор, а рычаг опускается и блокируется, плотно прижимая контакты процессора к контактным площадкам разъема, обеспечивая надежное соединение и повышенную механическую стабильность.

Слоткеты

Слоткеты — это специальные адаптеры для использования процессоров в сокетах на материнских платах со слотами, совместимыми с шиной.