Про подбор комплектующих ПК: видеокарта – часть 6-ая – суть и назначение VRM
В прошлых статьях мы выяснили, что современные GPU обладают собственной памятью, огромным графическим чипом и связываются с компьютером по отдельной скоростной магистрали. А чтобы прокормить эту вычислительную армию, требуются большие объёмы энергии. Если на заре развития видеокартам с запасом хватало скромных 75 Ватт, которые они брали прямо из слота материнской платы, то сегодня топовые решения с лёгкостью могут потреблять по 400, 500, а то и более Ватт, требуя подключения толстых силовых кабелей напрямую от блока питания. И здесь начинается самая настоящая инженерная магия под названием VRM.
VRM – что это такое и зачем нужно?
Блок питания компьютера подаёт на ГПУ напряжение в 12 Вольт. Однако для тончайших транзисторов внутри хрупкого графического чипа такое напряжение смертельно – оно мгновенно пробьёт изоляцию и сожжёт кремний дотла. Современному чипу для работы нужно напряжение всего около 1 Вольта. Задача ювелирно понизить входящие 12 Вольт до безопасной единицы ложится на подсистему питания видеокарты, или VRM – Voltage Regulator Module.
Как работает VRM?
Если вспомнить школьный курс физики, мощность равна произведению напряжения на силу тока. А теперь считаем: чтобы выдать графическому процессору потребляемые им 400 Ватт при напряжении в 1 Вольт, подсистема питания должна сгенерировать ток силой в 400 Ампер! Для понимания масштабов: по "густоте" потока электронов это сопоставимо с рабочими токами мощного сварочного аппарата. Конечно, дуговая сварка идёт при напряжении 24 – 30 Вольт и плавит сталь за счёт десятка киловатт итоговой мощности. В видеокарте же напряжение всего 1 Вольт, но сама сила тока (ампераж) остаётся колоссальной, и всё это буйство электронов безостановочно течёт по микроскопическим дорожкам печатной платы.
Пропустить такой огромный ток через один электронный компонент физически невозможно – из-за сопротивления проводника он мгновенно перегреется и выйдет из строя. Поэтому инженеры разбивают зону VRM на множество так называемых "фаз питания". Чем мощнее видеокарта, тем больше на ней распаяно дросселей и силовых ключей (мосфетов). Фазы работают поочерёдно, принимая удар на себя и разделяя чудовищную общую нагрузку на более мелкие, "перевариваемые" порции. Именно за эту мощную компонентную базу мы переплачиваем, покупая дорогие, флагманские версии видеокарт от именитых брендов: усиленное питание гарантирует, что карта не сгорит при пиковых нагрузках и будет стабильно держать высокие частоты.
О важном в связи с разъёмами 12VHPWR
Ранее, в статье про блоки питания, мы детально разбирали проблему плавящихся разъёмов 12VHPWR. Теперь, когда мы знаем о масштабах токов, бушующих на текстолите, становится понятнее, почему этот крошечный 16-контактный разъём находится в зоне риска. Он вынужден пропускать через себя всю эту колоссальную базовую мощность (сотни Ватт при 12 Вольтах), чтобы отдать её фазам питания видеокарты. Любой изъян в контакте, недожим защёлки или излом кабеля повышают сопротивление и могут превратить разъём в кипятильник.
Заключение
Однако это лишь верхушка айсберга. Подсистема питания таит в себе множество нюансов, аппаратных хитростей и маркетинговых уловок. Почему на топовых, дорогущих видеокартах иногда начинают мерзко трещать и пищать дроссели? Как производители хитрят с количеством фаз, выдавая желаемое за действительное? И почему видеокарта с заявленным потреблением в 300 Ватт способна внезапно отправить качественный блок питания в защиту? Обо всём этом мы подробно поговорим в следующей статье, где ещё глубже погрузимся в анатомию зоны VRM, продолжая изучать таким образом и вопрос подбора комплектующих для ПК в целом.