[Tất tần tật về Bo mạch chủ] Mạch VRM trên Bo mạch chủ – Tầm quan trọng của nó (Phần 1)

Link bài viết gốc: https://tiensuthay.com/vrm/

Khu vực quan trọng nhất trên Mainboard là mạch VRM, viết tắt của Voltage Regulation Modulator – Bộ điều chỉnh điện áp. Có nghĩa rằng chức năng và nhiệm vụ của VRM trên bo mạch (PCB) đó chính là đảm bảo cho CPU hoặc GPU có mức công suất cần thiết ở một điện áp phù hợp. Một bo mạch chủ có VRM chất lượng thấp có thể gây ra nhiều vấn đề bao gồm gây tắt máy khi tải nặng, khả năng ép xung kém, hoạt động nóng hơn cho CPU/GPU, giảm tuổi thọ sử dụng và thậm chí là gây cháy nổ.

Một PSU hiện đại cung cấp đường 12V cho bo mạch chủ và card đồ họa. Tuy nhiên, CPU và GPU rất nhạy cảm và không thể chịu được loại điện áp đó. Lúc này VRM sẽ phát huy nhiệm vụ mà nó vốn được trao, đó chính là điều tiết mức điện áp cấp từ 12V tới 1.1V hoặc thấp hơn và gửi nó tới GPU/CPU để các thiết bị này hoạt động một cách tốt nhất. Điều này yêu cầu mạch VRM phải hoạt động một cách chính xác, bởi nếu chỉ cần có một chút sự cố xảy ra là sẽ có nhiều sự nuối tiếc. Chẳng hạn như đột biến điện áp có thể làm hỏng vi xử lý (ví dụ như chúng ta hay gặp một số con Main kill CPU), biến nó thành một chặn giấy đắt tiền.

VRM bao gồm ba phần: MOSFET, cuộn cảm (Choke or Inductor) và tụ điện. Ngoài ra còn có một chip điều khiển điều chỉnh điện áp, được gọi là bộ điều khiển PWM. Các Mainboard muốn hoạt động tốt đối với các CPU có TDP cao thì yêu cầu khu vực VRM phải được thiết kế với chất lượng tốt nhất, đầy đủ nhất. Nếu không đáp ứng được điều kiện này, Mainboard hoạt động một thời gian dài với CPU có TDP cao sẽ xảy ra tình trạng quá nóng khiến hiệu năng bị tụt giảm (throttle) hoặc gây ra cháy nổ VRM khiến Mainboard hư hỏng. Ở dòng Haswell và Haswell Refresh thì Intel nhét FIVR vào CPU, nên IC điều khiển điện sẽ điều khiển chung đường điện vào CPU (VCC IN). Sau đó công đoạn điều tiết điện lại được CPU phân chia cho các thành phần trong nó như IMC, VCORE, GPU… Dẫn tới khái niệm 4+1 phase, 5+2 phase sẽ bỏ, thay vì đó sẽ gộp chung là 5 hoặc 7 phase… Ở dòng Skylake hay Kabylake trở đi, Intel bỏ FIVR ra nên mạch VRM lại tiếp tục quay trở về thiết kế giống với thời Sandy Bridge, Ivy Bridge. Lúc này IC điều khiển điện sẽ điều khiển riêng cho các thành phần kể trên, điều này sẽ gây ra bất tiện là nếu không phân bổ đồng đều thiết kế VRM sẽ dẫn tới thành phần không sử dụng sẽ nhàn rỗi (ví dụ phần cho GPU sẽ nằm không khi lắp VGA rời) trong khi phần khác như vCore cho CPU sẽ hoạt động tải nặng.

Như đã nói ở trên, phase nguồn cho Main ko tính Haswell do mạch VRM tích hợp vào CPU nên sẽ phân bổ khác thì chủ yếu được thiết kế theo 4 phase nguồn + phase IMC (tùy theo cách thiết kế của từng nhà sản xuất với từng model cụ thể mà mức phase này là 1 hay 2 hoặc nhiều hơn).Ví dụ một Main có 10 phase thì cách sắp xếp đơn giản nhất là ( 4 phase CPU + 1 phase IMC) x 2. Cách sắp xếp xen kẽ này giúp cho tần suất hoạt động của phase giảm, nhiệt độ cho phase cũng thấp hơn nhiều.Phase nhiều ko có ý nghĩa bằng chất lượng thiết kế của phase, chip điều khiển phase, số lượng mosfet đi cùng với phase và cả thiết kế của PCB. Tất nhiên, việc nhiều phase sẽ giảm tải được cho từng phase, tăng độ ổn định của dòng điện, dẫn tới tăng sức chịu đựng khi lắp các CPU có độ ăn điện và TDP lớn.

Trong phần thứ 2, chúng ta sẽ đi sâu vào chi tiết các thành phần của mạch VRM như phần 1 đã nhắc đến.