Как делают материнские платы для компьютеров – базовые компоненты и технологии

Россия+7 (910) 990-43-11
Обновлено: 2022-08-09

Материнские платы составляют основу любого ПК и во многом определяют конечный пользовательский опыт, но никто не говорит о том, из чего они сделаны или как их производят.

Давайте немного разберёмся и углубимся в «что» и «как» для технологии материнских плат.

Из какого сырья сделаны материнские платы

Начнём с сырья. Материнские платы, в основном, состоят из стекловолокна и меди, сформированных в различные печатные платы.

Печатная плата – это именно то, на что она похожа, и да, это означает, что большая часть вашей электроники «печатается», хотя и с использованием материалов, намного отличающихся от бумаги или чернил.

Это основы изготовления материнских плат и их различных компонентов практически для любой современной бытовой электроники.

Конечно, в этом есть много нюансов. Например, какие компоненты составляют остальную часть материнской платы и в каком порядке все эти части производятся и собираются вместе?

Давайте погрузимся во все эти вопросы.

Какие компоненты составляют материнскую плату

Список комплектующих материнской платы для ПК от Gigabyte Factory

Изображение выше взято из экскурсии по заводу Gigabyte по производству материнских плат и графических процессоров.

Этот рисунок расположен над рабочей станцией, где люди вручную проверяют каждый из перечисленных компонентов на материнских платах по мере их изготовления, чтобы убедиться, что всё работает правильно, ещё до того, как материнская плата будет упакована и отправлена.

Ниже я перечислю основные компоненты потребительской материнской платы с кратким описанием каждого: я не буду перечислять все возможные компоненты и разъёмы, а только основные, о которых следует знать.

Общий ввод/вывод материнской платы

Часть, где находятся все порты для ваших USB-устройств, мыши и клавиатуры, а также общих периферийных устройств. В зависимости от характеристик вашей материнской платы и встроенного оборудования вы заметите разные порты и количество портов.

Например, некоторые материнские платы могут иметь другие или более новые порты USB или подключаемые модули антенн для Wi-Fi и Bluetooth.

Общий набор разъёмов ввода и вывода материнской платы

EEPROM (электрически стираемая программируемая память, доступная только для чтения)

Микросхема EEPROM содержит базовую низкоуровневую прошивку материнской платы, которая включает ваш BIOS / UEFI. Этот чип сохраняет только значения настроек BIOS по умолчанию.

Любые изменения, которые вы вносите в настройки BIOS, здесь не сохраняются. Вот тут-то и помогает следующий компонент.

CMOS и батарея CMOS

CMOS используется для хранения ваших настроек BIOS, а батарея CMOS служит как источником питания, так и ключевым элементом управления.

батарея CMOS на материнской плате компьютера

Аккумулятор CMOS размещают в доступном месте, чтобы его можно было извлечь и снова установить для жёсткого сброса BIOS после того, как материнская плата полностью отключится от всех источников питания.

Сокет процессора на материнской плате

Удерживает процессор. До Socket AM5 сокеты ЦП AMD были PGA или массивом контактов для поля контактов в нижней части ЦП.

Типы сокетов на компьютерных процессора – PGA и LGA

Современные сокеты Intel, а теперь и новые сокеты AMD, вместо этого предлагают «массивы посадочной сетки»… это означает, что контакты теперь находятся на материнской плате, а не на процессоре. Так труднее повредить контакты при правильной установке, но и сложнее отремонтировать.

Сокет процессора на материнской плате

8-контактный разъём питания центрального процессора

Используется для подачи питания на центральный процессор. Ваша материнская плата может иметь простые 8-контактные, 8+4-контактные, 4-контактные или 8+8-контактные входы питания.

Типы разъёмов питания центрального процессора на материнской плате

8-контактный разъём питания ЦП на материнской плате

20-контактный разъём питания ATX

Используется для общей подачи питания на материнскую плату.

24-контактный разъём питания материнской платы

Порт вентилятора охлаждения процессора

На материнской плате он будет помечен как CPU_FAN. Используется для вашего кулера, но визуально может выглядеть как любой другой 4-контактный порт вентилятора без подписи «CPU» и близости к CPU.

Положение разъёма вентилятора процессора на материнской плате

VRM на материнской плате

Модули регулятора напряжения или VRM будут определять, насколько хорошо ваша материнская плата управляет питанием, особенно для процессора и оперативной памяти. По этой причине VRM премиум-класса востребованы в материнских платах для оверклокеров.

Расположение модулей VRM на материнской плате

Слоты оперативной памяти

Удерживают модули оперативной памяти в контакте с материнской платой.

Всегда размещайте их как можно ближе к разъёму ЦП, чтобы обеспечить бесперебойную связь между ЦП и памятью ПК.

Слоты оперативной памяти на материнской плате

Чипсет материнской платы

Это посредник между вашим процессором и остальной частью вашего ПК. Чипсет определяет характеристики вашей материнской платы, в том числе такие параметры, как разгон процессора, максимальная скорость ОЗУ и линии PCIe.

Положение чипсета на материнской плате

Охлаждающие радиаторы материнской платы

Части материнской платы, требующие охлаждения, например, чипсет, обычно имеют радиаторы. Высокопроизводительные материнские платы могут иметь дополнительные радиаторы или радиаторы большего размера.

SATA-порты на материнской плате

Используются для управления жесткими дисками и твердотельными накопителями с интерфейсом SATA.

Порты SATA на материнской плате

Слоты M.2 на материнской плате

Доступны варианты SATA M.2 или NVMe M.2. Перед покупкой диска M.2 обязательно проверьте, какой у вас слот. Обычно это будет NVMe, поскольку скорость SATA может быть достигнута на дисках SATA.

Порты M.2 SATA чаще встречаются на бюджетных материнских платах и материнских платах Mini ITX/ноутбуков и очень редко на платах высокого класса.

Слоты M2 на материнской плате

Порт управления на передней панели

Используется для управления питанием, подключения кнопки сброса и т.д.

Порты управления корпусом на передней панели на материнской плате

Разъёмы USB передней панели

Используется для подключения таких вещей, как порты USB 3.0 или Type-C на передней панели.

Разъём передней панели USB на материнской плате

4-контактные порты для вентиляторов

Используется для вентиляторов процессорного кулера и других вентиляторов с поддержкой ШИМ (широтно-импульсной модуляции), что позволяет контролировать скорость вращения вентилятора.

3-контактные и 4-контактные разъёмы для вентиляторов на материнской плате

3-контактные порты для вентиляторов

Используется для вентиляторов без ШИМ без управления скоростью вращения вентилятора.

Порты управления подсветкой (RGB)

Выделенные порты для управления подсветкой. Чаще встречается на игровых и высокопроизводительных материнских платах, реже – на бюджетных или старых материнских платах. Вы будете использовать их для подключения контроллера вентилятора RGB или нескольких компонентов RGB.

Разъёмы управления RGB на материнской плате

Встроенное звуковое оборудование и звуковая карта

Звуковой чип и конденсаторы встроены во все современные потребительские материнские платы для обеспечения генерации звукового сигнала без необходимости использования внешней звуковой карты. Однако, результаты могут различаться.

Встроенное сетевое оборудование

Встроенные сетевые микросхемы, подключенные к портам Ethernet и/или портам антенны на входах/выходах материнской платы, позволяют работать в сети.

Сегодня это стандартная функция почти каждой потребительской материнской платы, но не всегда она была стандартной. И если у вас есть серьёзные сетевые потребности, вам все равно может понадобиться выделенная сетевая карта или, по крайней мере, более мощная плата с лучшим интегрированным решением.

Как производятся материнские платы

У меня нет масштаба, необходимого для описания буквально всего, что происходит в процессе производства материнской платы, но я могу дать вам чрезвычайно четкое базовое представление.

Процесс производства материнских плат включает десятки различных машин и этапов, так что это будет несколько упрощенный взгляд на то, что происходит.

Сначала создаётся базовая печатная плата (PCB) из слитых вместе слоев стекловолокна, после чего сверху и снизу размещается покрытие из меди.

На верхний слой наносится отдельный химикат, называемый фоторезистом, для защиты будущих медных дорожек на печатной плате.

Остальная часть меди (незащищенная фоторезистом) удаляется во время производства, открывая основную печатную плату материнской платы, но без каких-либо основных микросхем или компонентов, фактически установленных на ней.

Эта часть идёт дальше благодаря использованию SMT (технология поверхностного монтажа, не путать с одновременной многопоточностью), которая используется для установки большинства компонентов на материнскую плату.

После этого конденсаторы и все монтируемые вручную компоненты помещаются на производственную линию Dual In-Line Package (DIP) на заводе.

Некоторые компоненты монтируются вручную в процессе производства материнской платы, а не просто устанавливаются с помощью машин. Для производства материнской платы требуется не только большое количество оборудования, но и много квалифицированного труда.

Даже после того, как материнская плата прошла сборку, она должна быть тщательно протестирована рабочими на производстве, прежде чем покинет завод.

После тестирования материнская плата упаковывается в антистатический пакет для предотвращения электростатического разряда (ESD) до того, как будут выполнены прокладка, упаковка и отправка.

Таковы основы производства материнских плат.

Часто задаваемые вопросы о материнских платах

Как узнать, есть ли на материнской плате Wi-Fi?

К счастью, обычно довольно легко определить, есть ли на вашей материнской плате Wi-Fi. Наиболее очевидным будет наличие портов для подключения внешней антенны.

Комплектные антенны материнской платы со встроенным Wi-Fi

Вы также можете внимательно изучить характеристики встроенного Wi-Fi, чтобы убедиться, что у вас есть актуальный стандарт!

Как материнская плата влияет на производительность ПК?

На самом деле, её влияние безмерно!

Материнская плата может быть самым важным компонентом в вашей системе, поскольку она определяет совместимость со всеми остальными компонентами и, по сути, отвечает за правильную совместную работу всех этих компонентов.

Если вы до сих пор следили за этой статьей, у вас может быть даже представление о том, какие конкретные части материнской платы больше всего отвечают за производительность.

Например, знаете ли вы, что возможности разгона определяются набором микросхем материнской платы, а не процессором?

Несмотря на то, что все современные процессоры AMD и некоторые процессоры Intel могут быть разогнаны, вы не сможете разогнать эти процессоры без правильного набора микросхем, поддерживающего эту функцию на вашей материнской плате.

В случае с Intel есть только один набор микросхем, который делает это для процессоров текущего поколения, и он будет самым дорогим для этой серии процессоров.

Какие температуры безопасны для материнской платы?

Если вы когда-либо беспокоились о температуре системы, особенно процессора или видеокарты, возможно, вы также беспокоились о температуре материнской платы.

Фактически, большинство руководств по измерению температуры будут включать показания температуры материнской платы, а не только основных компонентов производительности.

Однако, вам не следует слишком беспокоиться о перегреве материнской платы. Центральный процессор и графический процессор – главные источники тепла внутри вашего ПК, помимо блока питания, – это компоненты, которые наиболее важно защищать от перегрева.

В общем, вам нужно следить за температурой вашей системы всякий раз, когда вы можете, но особенно тогда, когда вы замечаете, что что-то не так из-за сбоя или замедления.

Думайте об этом как о способе вашего ПК «сказать вам», что что-то не так.


Я надеюсь, что эта статья помогла вам узнать, из чего состоят материнские платы, и, по крайней мере, дала вам хорошее представление о том, как все это устроено.


5.0/1