首页 > CompactPCI 的处理器卡板供货商目前正遭遇到来自用户的挑战，期望能提供和桌上型产品相同的效能表现、长寿命周期的支持、延伸更广的操作温度区间，以及能支持更丰富多样的周边装置设备。在过去CompactPCI的历史中，设计者总能在工业标准定义的规范下所提供的功率与空间范畴内，去达成产品使用者对效能表现的期望以及满足周边装置的需求。随着整个产业界开始准备下一代的x86处理器与技术，这些挑战也变得更加困难去克服。这些挑战包括卡板的大小、可供应的功率，以及散热问题等。目前的单槽CompactPCI处理器卡板采用1.7GHz的Mobile Pentium 4微处理器，最典型的状况是产生30Watts的功率消耗，这些卡板在大部分的CompactPCI系统中所能提供的每槽50Watss功率的条件下是没有问题的，当设计者开始将目标放在3GHz Pentium 4微处理器，消耗80Watts的功率时，在散热的处理上和空间限制上的挑战就变得比较严重了。要解决这些挑战，设计者所要了解的不仅是在PICMG2.0中所定义的CompactPCI详细规范，还包括了底下的说明中所做的种种假设。对CompactPCI卡板的产品使用者而言，也必须对下一代x86处理器会对平台的使用带来何种关连性的影响要有一个系统性的概念。
空间的限制
虽然微处理器和周边装置在过去几年中在某种程度上维持了一个算是比较固定的大小，但是有一个地方却在占用的空间上非常快速的增加，那就是系统的内存。低成本的DRAM和当今的高效能处理器两个条件结合在一起，使得CompactPCI处理器卡板在内存的需求急遽地上升，大部分的供货商在单槽的CompactPCI卡板上提供1 or 2 GB的内存，这些内存一般是透过直接附着在卡板上的DRAM，再加上SO-DIMM的扩充槽来达成。下一代的设计将会用到4到8 GB的内存，设计者使用典型密度约2GB的SDIMM，在CompactPCI的设计上需用DIMM底座来达到8GB的内存。在下一代的卡板设计上，设计者必须要找到方法在一块卡板上放入38个或更多的DRAM，而且还能够提供满足客户期望的丰富多样周边装置，512MB和1GB密集度的内存芯片将会是必需品。卡板大小所面临的挑战，将是在能完整发挥内存运作下，将内存设备置入并做线路规划，这个目标是可以达成的，但是比较起以往的设计来说，会花上更长的规划与设计周期。
从图上可以看出散热片的散热能力并不和风速成一线性函数，在热阻上一个非常显著的改善，会在稍呈对流状态的空气与每分钟500英尺的风速情况下显现出来，但是从每分钟500英尺增加到每分钟1000英尺的风速时，热阻的改善就没那么显著了。另一个用吹风方式的限制因素是噪音，当吹过卡板与散热片的风速增加时，所产生的噪音也会增加。从实务面来看，大部分的CompactPCI机箱提供每分钟300英尺的风速，如先前提到的，散热片通常会被内存以及PMC的空间给限制了大小，一个CompactPCI卡板若含有两个PMC的设计，通常会有一个处理器散热片的大小约为3 inch x 4.5 inch x 0.7 inch或9.45立方英吋, ，这样通常约在每分钟300英尺的风速下有0.62°C/W的热阻，大部分的处理器在最热的例子下会到70°C，在一个嵌入式的应用中，周边的最高温很容易就达到50°C，透过这些信息，当遇到限制时，一颗微处理器所能产生出来的热量可透过下列的公式计算而得：最高温度=热阻 x 功率 + 周边温度(最高温度-周边温度)/ 热阻= 功率 (70-50)/0.62= 32Watt。
一个32W的功率让一颗Pentium 4的处理器可以跑到1.7GHz，要增加处理器的速度则让我们必须增加散热片的大小，或是降低最大操作温度、增强吹风,或者是这些方法中的某种组合。下一代的设计目标会是达到3GHz的P4处理器，那表示我们必须要能处理65W的热能。下一代的卡板由于将具备更加多样丰富的功能与规格，势必难以在增加散热片大小上做文章，多出来的33W将必须通过增加风速和降低最大操作温度来达成。每分钟450英尺的风速，散热片热阻0.45°C/W，周边操作温度可被降到40°C。如果给定这样的条件，处理器最大的功率将是 (70-40)/0.45=66Watts，这样刚好进到足以处理的区间。这样的计算显示出通过增加风速和改变温度的规格，是有可能提升处理器的效能的。要注意的是，热阻的大小将会随散热片附着方式的不同而有所变化。另外要考虑的一点是，处理器所产生的热通常会在中间，而且并不会均匀地分布在散热片上，如此也降低了散热片的散热效能，热模拟在确认热处理解决方案时是必要的。下一代卡板的使用者，将需要确定所使用的机箱能提供的风速足以确保处理器能在其规格的极限上运转。
结语
下一代x86技术的使用者与设计者将必须对设计和整合上的错综复杂付出更多的心力，很显然，这些挑战都是可以被克服的。设计者必须在一个固定大小的板子上塞进更多的组件，热工程师必须要设计更有效的散热片，而使用者则必须花更多时间去注意卡板在装到平台上使用时，功率和冷却方面不虞有问题。看起来似乎下一代的x86技术将会把CompactPCI推到极限，似乎种种挑战在来年很不容易克服。不过当我们在一年前看现在时也是一样的状况，我们似乎在面对这个产业的挑战时，总能找出创新的方法去克服它们。
凌华科技供稿 CTI论坛编辑
