Seite 3: Layout und VRM-Bereich

In Kooperation mit MSI

Was sollte beim Mainboard-Layout beachten werden?

Bei der Hülle und Fülle an Mainboards ist es gar nicht so leicht, den Überblick zu behalten. Beim Layout kommt es zwar auch auf den persönlichen Geschmack und auf die eigenen Anforderungen an, doch es gibt einige Aspekte, die grundsätzlich beachtet werden sollten. Beispielsweise werden die SATA-Ports meist auf günstigeren Platinen vertikal ausgerichtet und teilweise etwas deplatziert auf dem PCB (Printed Circuit Board) positioniert. Moderner und komfortabler ist daher die um 90 Grad angewinkelte Bauweise.

Wenig Sinn ergibt zudem ein Erweiterungssteckplatz unterhalb des oberen PCIe-4.0/3.0-x16-Slots, denn in dem steckt oftmals eine Dual- oder gar Triple-Slot-Grafikkarte. Damit wird/werden der darunter liegende/n Steckplatz/Steckplätze überdeckt und unbrauchbar. Praktischer ist da schon, an dieser Stelle einen M.2-Steckplatz für (NVMe-)SSDs unterzubringen.

Nicht ganz unwichtig ist auch die Positionierung der Lüfter- und WaKü-Header, die optimalerweise am Rand des Mainboards untergebracht sein sollten. Dies gilt übrigens auch für die (A)RGB-LED-Header.

So weißt beispielsweise das MSI MEG X570 UNIFY ein gut durchdachtes Layout auf und ist für eine einzige Grafikkarte konzipiert. Die vier SATA-Ports sind auch in diesem Fall um 90 Grad angewinkelt und alle drei M.2-M-Key-Schnittstellen können zeitgleich ohne Einschränkungen im PCIe-4.0-x4-Modus genutzt werden. In den meisten Fällen jedoch muss mit  Einshränkungen gerechnet werden. Mal fallen SATA-Ports weg, wenn zu viele M.2-Anschlüsse belegt sind oder auch ein Erweiterungsslot arbeitet höchstens im x2-Mode statt im x4-Mode.

Was ist mit VRM-Bereich gemeint?

VRM steht für "Voltage Regulator Module" und beschreibt die zwingend notwendige Spannungsversorgung für den Prozessor und für den Arbeitsspeicher. Da das gesamte Mainboard hauptsächlich mit 12 V, 5 V und 3,3 V betrieben wird, können und dürfen diese hohen Spannungen nicht direkt an den Prozessor und an den RAM weitergegeben werden. Aktuelle Prozessoren arbeiten in normalen Bedingungen (ohne Extreme-Overclocking) bis etwa 1,45 V, was auch für den RAM gilt.

Und genau an diesem Punkt kommt die Spannungsversorgung ins Spiel. Diese besteht aus verschiedenen Komponenten, wie etwa den Eingangs- und Ausgangskondensatoren, den MOSFETs, den MOSFET-Drivern und natürlich auch aus den Spulen. Die MOSFETs bestehen aus einem Highside- und einem Lowside-Part und haben die Aufgabe, die 12-V-Spannung zu regulieren, sodass diese an die Spulen weitergegeben werden können, die wiederum die CPU mit der nötigen und ausreichenden Spannung versorgen. Es gibt aber auch MOSFETs, die alle nötigen Komponenten, wie den Highside- und Lowside-Part sowie den MOSFET-Driver selbst integriert haben. Diese werden als Power-Stages bezeichnet.

Die interne Anbindung erfolgt dann allerdings oftmals anders und betrifft den PWM-Controller, der die Spulen schließlich noch steuern muss. Sofern weit mehr Spulen bereitgestellt werden sollen, als der PWM-Controller alleine steuern kann, werden oftmals zwei Spulen zusammengeschaltet, die für den PWM-Controller als eine Spule gewertet werden. Eine andere Möglichkeit ist es, Phasen-Doppler-Chips einzusetzen, sodass der PWM-Controller entlastet wird und genau passend zum Einsatz kommt.

Beim MSI MEG B550 UNIFY wurden in der Summe 16 Spulen verbaut, von denen 14 Stück für die CPU-Spannung (VCore) und zwei Stück für den SoC-Bereich zuständig sind. Der PWM-Controller in diesem Beispiel ist der XDPE132G5C von Infineon, der 16 Spulen steuern kann. Aus diesem Grund musste MSI auf kein Teaming setzen oder Double-Phase-Chips verlöten. Alle 16 Leistungsstufen werden nativ und direkt angesprochen. Vom Netzteil aus können gleich zwei 8-Pin-CPU-Stromstecker mit dem Mainboard verbunden werden. Für den normalen Betrieb reicht jedoch auch ein 8-Pin-Stecker aus. Der zweite Connector ist dafür gedacht, wenn die CPU extrem übertaktet werden soll.

Gerade bei Mainboards mit Overclocking-Unterstützung kann der Anwender im BIOS die Spannung selbst anpassen und erhöhen oder reduzieren. Eine Reduzierung der CPU-Spannung bewirkt zum einen niedrigere CPU-Temperaturen und zum anderen einen etwas geringeren Stromverbrauch. Möchte man den Prozessor bis ans Limit übertakten, ist dagegen meist eine Erhöhung der CPU-Spannung notwendig. In diesem Bereich ist dann auch die Load-Line-Calibration ein interessanter Punkt.

Was ist Load-Line-Calibration?

Die Load-Line-Calibration ist in der Overclocking-Szene besonders bekannt und beliebt. Mit normalen BIOS-Einstellungen wird die CPU-Spannung unter Last um einige Millivolt herabgesetzt, damit beim Wechsel von Last auf Idle und mit der anschließenden Spannungssenkung keine schädlichen Spannungsspitzen entstehen können. Genannt wird diese Spannungssenkung auch "VDroop" Diese Spannungsspitzen bei den Last-Wechseln sind mit Tools nicht auslesbar und können deswegen bei falschen BIOS-Einstellungen schädlich für den Prozessor sein.

Beim Overclocking wird der Spannungsabfall unter Last aber nur ungern toleriert und deshalb greifen die Anwender zur Load-Line-Calibration. Diese arbeitet nämlich gegen den von den Prozessor-Herstellern gewollten Spannungsabfall im Last-Betrieb, sodass auch dann die eingestellte Spannung anliegt und sich somit die Stabilität erhöht. Im BIOS stehen dazu meist verschiedene Stufen zur Verfügung, sodass jeder Anwender für sich die passende Einstellung vornehmen kann.

Beim MSI MEG B550 UNIFY lässt sich die CPU-Load-Line-Calibration von Level 1 bis Level 8 einstellen, wobei Level 1 die höchste Stufe darstellt und den VDroop vollständig verhindert und Level 8 den von AMD beabsichtigten Spannungsabfall unter Last zulässt.

Welche speziellen Overclocking-Features kann ein Mainboard bereitstellen?

Nahezu jeder Mainboard-Hersteller bietet auch spezielle Overclocking-Mainboards an. Auf diesen Platinen werden weitere Komfortelemente verlötet, wie Spannungsmesspunkte für die wichtigsten System-Spannungen, oder auch Tasten, um den CPU-Multiplikator zu erhöhen oder zu senken.

Der so genannte LN2- und Slow-Modus wird hingegen beim Extreme-Overclocking benötigt. wenn zur Kühlung Stickstoff (LN2) verwendet wird. Damit das System unter diesen extremen Bedingungen lauffähig ist, werden beide Modi benötigt.

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