專利名稱：多配置gpu接口設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文的領(lǐng)域?qū)儆陔娮蛹呻娐贰８唧w而言，本發(fā)明涉及印刷電路板接口。
背景技術(shù)：
數(shù)字計算機系統(tǒng)在今天正被用于執(zhí)行各種各樣的任務(wù)。許多不同的領(lǐng)域，如商業(yè)、工業(yè)、政府、教育、娛樂以及最近期的家庭，正接入到被開發(fā)用于現(xiàn)今日益強大的計算機設(shè)備的巨大且快速增長的應(yīng)用列表中。
現(xiàn)代計算機系統(tǒng)通常以強大的數(shù)字處理器集成電路設(shè)備為特征。這些處理器被用于執(zhí)行軟件指令以實施復雜的功能，如例如3-D圖形應(yīng)用、語音識別、數(shù)據(jù)可視化等。許多這些應(yīng)用的性能直接受益于較強大、較有能力的處理器。對于每個新一代處理器，日益強大的計算機系統(tǒng)能執(zhí)行較多的功能，同時降低成本。
計算機系統(tǒng)制造商常常采用處理器、存儲器和主板的多個配置。這些不同配置被用于滿足不同市場分割的不同需要。例如，較強大的系統(tǒng)可包括兩個或多個處理器并且具有用于大量安裝的RAM的裝置(provision)。類似地，較專門的計算機系統(tǒng)可包括專門的裝置，用于專用功能集成電路部件，如圖形加速器、媒體處理器芯片、高速輸入輸出芯片等。
計算機系統(tǒng)的中央處理單元(CPU)和圖形處理單元(GPU)對于整個計算機系統(tǒng)的力量和能力是基本的。同樣，CPU和GPU集成電路的設(shè)計和特征迅速發(fā)展，這是由于設(shè)備制造商花費了大量的研究和開發(fā)精力以改進其能力。
隨著計算機系統(tǒng)在力量上的增加，制造商亦爭取減小其總成本?？刂瞥杀镜囊粋€方法是減小每個不同類型的CPU或GPU所需的不同類型的支持部分的數(shù)量。例如，現(xiàn)代計算機系統(tǒng)芯片組被設(shè)計成支持給定處理器代或產(chǎn)品線的多個模型。在過去，大量芯片(例如一打或更多)組裝于(populate)主板以支持CPU。較近些時候，以前由分離芯片執(zhí)行的許多功能被集成到兩個或三個芯片部件中，由此減小制造成本。另一個實例包含工業(yè)標準接口的優(yōu)先使用。例如，由于CPU的特征和能力隨時間而發(fā)展，被用于與外部芯片組對接的信號發(fā)生變化。
新的芯片組和接口必須被設(shè)計成支持變化的處理器。這是一個昂貴的過程(調(diào)試、測試等)。因此，對處理器接口的主要更新通常被限制在至少每兩到三年一次。例如，處理器線的插座接口通常不被比每兩到三年一次頻繁地更新，即使這樣，處理器線的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)可在該時間范圍內(nèi)被更新幾次。這樣，在相繼的模型被引入時存在將變化限制于處理器接口的壓力。
將變化限制于處理器接口的壓力導致許多問題。一個這樣的問題包含這樣的事實限制處理器接口的變化可限制對處理器模型的發(fā)展和改進。需要新接口的新技術(shù)被阻止，直到實施該新接口變得成本有效。例如，即使在處理器的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了明顯的進步，時鐘速度可明顯增加，等等，但對處理器的外部插座接口的改變僅每兩到三年實施一次。另外，引入不同版本的處理器不是成本有效的，這是因為可提供基本上定制的特征的不同版本可能需要新接口。新接口實施起來是昂貴的。另外，新接口具有使先前接口(例如來自IntelTM和其它CPU制造商的“Slot 1”、“Socket7”、“Socket 8”等)作廢的不理想效應(yīng)。
這樣，所需的是一種可適應(yīng)處理器I/O體系結(jié)構(gòu)(電信號插腳)的變化的接口。本發(fā)明提供了對以上需要的新解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種多配置GPU接口，其具有用于耦合到印刷電路板的標準化接口。本發(fā)明的實施例提供了一種接口，其可適應(yīng)GPU的I/O體系結(jié)構(gòu)(電信號插腳)的變化，同時維持用于耦合到印刷電路板的標準化接口。另外，本發(fā)明的實施例可適應(yīng)支持不同的特征組(feature set)同時維持標準化印刷電路板接口的不同GPU版本。
在一個實施例中，本發(fā)明被實施為一種用于將不同類型的GPU耦合于PCB(印刷電路板)的多配置接口設(shè)備。該接口設(shè)備包括用于連接到GPU的GPU接口和用于連接到PCB的PCB接口。GPU接口是通過以下來實施的使用可定制附著占位(footprint)以便于實現(xiàn)到不同GPU類型的連接，同時維持用于連接到PCB的PCB接口。可定制附著占位是可配置的(例如，在接口設(shè)備被制造時)以支持許多不同類型的許多GPU之一。所述接口設(shè)備維持不同的定制附著占位上的相容PCB接口。這樣，在GPU特性改變和發(fā)展時，或者在不同GPU版本被實施時，可為PCB維持相容連接。
根據(jù)給定GPU的需要，所述接口設(shè)備的實施例可被配置成支持對GPU的不同類型的附著，如例如，接線附著、基板附著(其中基板具有倒裝芯片安裝的GPU)等。類似地，所述接口設(shè)備的實施例包括可定制附著占位的第一和第二區(qū)域，其中第二區(qū)域繞第一區(qū)域的外圍而被設(shè)置，并且其中第一區(qū)域包括多個熱球或接觸墊(contact pad)以支持對GPU的接線附著。
在一個實施例中，GPU接口和PCB接口被配置成支持AGP 4x或AGP8x接口。類似地，PCB接口可被配置成支持用于雙顯示的雙DAC和/或用于數(shù)字顯示的數(shù)字視頻輸出。
以這種方式，本發(fā)明的實施例實施了這樣一種GPU接口設(shè)備，其提供用于耦合到印刷電路板的標準化接口并且在維持該標準化接口的同時適應(yīng)GPU的I/O體系結(jié)構(gòu)或特征組的變化。另外，與現(xiàn)有技術(shù)插座和插槽互連相對，所述接口設(shè)備的實施例利用借助緊湊且不貴的球網(wǎng)格陣列而實施的可定制附著占位來實施GPU連接。


為了舉例而不是限制，本發(fā)明在附圖的圖中被說明，并且在附圖中，相同的參考數(shù)字指相似的元件，并且在其中
圖1示出依照本發(fā)明一個實施例的GPU接口系統(tǒng)。
圖2示出依照本發(fā)明一個實施例的接口設(shè)備的俯視圖。
圖3示出依照本發(fā)明一個實施例安裝在計算機系統(tǒng)的PCB(印刷電路板)上的一般部件的計算機系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中被說明。盡管將結(jié)合優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，將理解它們并不是旨在將本發(fā)明限制于這些實施例。相反，本發(fā)明旨在覆蓋可被包括在如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的可替換形式、修改和等同形式。此外，在對本發(fā)明實施例的以下詳述中，眾多特定細節(jié)被提出是為了提供對本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，可無需這些特定細節(jié)來實施本發(fā)明。在其它實例中，眾所周知的方法、過程、部件和電路未被詳述，從而不是非必要地模糊了本發(fā)明實施例的方面。
本發(fā)明的實施例提供了一種多配置GPU接口，其具有用于耦合到PCB的標準化接口。本發(fā)明的實施例提供了一種接口，其可適應(yīng)GPU的I/O體系結(jié)構(gòu)(電信號插腳)的變化，同時維持用于耦合到PCB的標準化接口。另外，本發(fā)明的實施例可適應(yīng)支持不同特征組，同時維持標準化PCB接口的不同GPU版本。
圖1示出依照本發(fā)明一個實施例的GPU接口系統(tǒng)100。如圖1中所述，系統(tǒng)100示出了使用接口設(shè)備102來耦合到PCB 103的多個不同類型的GPU 101。
在系統(tǒng)100的實施例中，接口設(shè)備102用作用于將不同類型的GPU耦合到PCB(印刷電路板)的多配置接口設(shè)備。接口設(shè)備102包括用于連接到GPU 101的GPU接口105和用于連接到PCB 103的PCB接口120。
在該實施例中，GPU接口105是通過以下來實施的使用可定制附著占位110以便于實現(xiàn)到不同GPU類型101的連接，同時維持用于連接到PCB 103的PCB接口120。依照GPU類型的需要，可定制附著占位可包括焊料球陣列、接觸墊陣列等，其以一個型式被設(shè)置成支持對GPU類型的附著。用于不同GPU 101的附著占位110可被配置(例如在制造期間)成分別支持它們(例如不同的球計數(shù)、接口配置、電源接地連接、接觸墊幾何形狀等)。接口設(shè)備102維持相容的PCB接口120。這樣，在不同類型GPU101的特性改變和發(fā)展時，或者在不同GPU版本101被實施時，可通過PCB接口120來為PCB維持相容連接。不同的GPU類型可以是例如不同類型的圖形處理器集成電路、相同的圖形處理器集成電路和不同量的存儲器等。
另外，與現(xiàn)有技術(shù)插座和插槽互連相對，所述接口設(shè)備的實施例利用緊湊且不貴的附著占位(例如球網(wǎng)格陣列、接觸墊等)來實施GPU連接。例如，球網(wǎng)格陣列比現(xiàn)有技術(shù)插槽連接或插座連接的撓性強。例如，如以下所述，本實施例的可定制附著占位110可接受表面安裝的GPU、基板安裝的GPU等。
圖2示出依照本發(fā)明一個實施例的接口設(shè)備102的俯視圖。如圖2中所述，接口設(shè)備102包括具有可定制附著占位110的GPU接口105(例如，未按比例畫出)。
依照不同GPU類型的不同需要，GPU接口105被配置成支持用于給定GPU類型的不同附著方式。例如，在一個實施例中，GPU接口105被配置成支持到GPU的接線附著。在另一個實施例中，GPU接口105被配置成支持基板，其中該基板包括表面安裝配置或倒裝芯片安裝配置中的所安裝的GPU。在另一個實施例中，GPU接口105可包括非功能區(qū)域111，其被中心設(shè)置在GPU接口105內(nèi)以實施到GPU(例如基板上或設(shè)備上的倒裝芯片安裝的GPU)表面的焊接附著或粘性附著。
在基板安裝的GPU的實施例中，GPU接口105的可定制附著占位110可被配置成除了GPU以外(例如，包括支持RAM部件的附加數(shù)量的電源和接地球，用于RAM部件的電壓基準球等)還支持在基板上安裝的多個不同RAM部件配置(例如一個、兩個、四個RAM部件等)。
仍參考圖2，在本實施例中，可定制附著占位110包括位于可定制附著占位110中心的第一區(qū)域(例如緊圍著非功能區(qū)域111的球)和繞中心設(shè)置的第一區(qū)域的外圍而被設(shè)置的第二區(qū)域。第一區(qū)域的球包括多個熱球以支持到GPU的接線附著?？啥ㄖ聘街嘉?10包括信號球行(陣列的外部的7行)中的許多接地分配球(ground assignment ball)。中心區(qū)域中的熱球(例如緊圍著非功能區(qū)域111的球)被用于接線版本。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可定制附著占位110的球中的接地信號比亦是相對高的，由此提供了用于高速信令的改進的返回路徑。在陣列中心(例如在第一區(qū)域中)的熱接地球提供信號互連并用作電接地和返回路徑的方式的情況下，增加數(shù)量的外圍接地球提供了設(shè)計的顯著優(yōu)點。
可定制附著占位110支持用于存儲器和核心電源的分離的電源和接地球。在一個實施例中，這些球主要被設(shè)置在可定制附著占位110的角落。在接口設(shè)備102支持基板安裝的GPU的情況下，這方面允許基板除了GPU以外還安裝許多存儲器部件(例如兩個或多個RAM存儲器部件)。
可定制附著占位110的實施例具有足夠的電源、接地和阻抗校準球分配以支持不同版本的工業(yè)標準AGP(加速圖形端口)接口。例如，可定制附著占位110可被配置成支持AGP 2x、AGP 4x或AGP 8x兼容的GPU。這樣，例如，接口設(shè)備102可容易地支持被制造成借助AGP 4x來起作用的大多數(shù)GPU，并且可被容易地配置成當它們達到時支持AGP 8x或更高的GPU設(shè)計。
可定制附著占位110的實施例支持用于如以上所述的不同版本AGP的球分配。另外，可定制附著占位110可被配置成支持雙DAC(以支持雙顯示監(jiān)視器)、數(shù)字視頻輸出(以支持數(shù)字LCD顯示器等)、TMDS(溫度最小化的差分信令)、LVDS(低電壓差分信令)、VIP(視頻接口端口)、存儲器接口(例如ROM)和通用IO。這樣，每個可定制附著占位110實施都可被配置成支持GPU接口的該超集(super-set)的許多不同子集。這允許設(shè)計者將不同程度的功能性與不同的成本和價格點互換。
另外，可定制附著占位110的實施例包括被分配用于外部幀緩沖時鐘終止和幀緩沖VREF電路的球。每個可定制附著占位110實施都可選擇是否連接到這些外部電路。
圖3示出依照本發(fā)明一個實施例安裝在計算機系統(tǒng)的PCB 300上的一般部件的計算機系統(tǒng)示意圖。如圖3中所述，PCB 300包括依照本發(fā)明一個實施例的接口102(具有在其上安裝的GPU)，其被耦合于CPU 301、北橋310和南橋320。
在該實施例中，接口102實施用于所安裝的GPU的AGP接口(例如AGP 2x、4x、8x)。接口102通過北橋310提供所安裝的GPU和CPU 301和存儲器330之間的通信通路。類似地，接口102通過北橋310和南橋320提供所安裝的GPU和被耦合于接口321(例如PCI、ATA、USB、以太網(wǎng)等)的設(shè)備之間的通信通路。
這樣，接口設(shè)備102提供了一種多配置GPU接口，其具有用于耦合到PCB 300的標準化接口。接口設(shè)備102可由此適應(yīng)GPU的I/O體系結(jié)構(gòu)(電信號插腳)的變化，同時維持用于耦合到PCB 300的標準化接口。
應(yīng)指出，依照不同的GPU需要，差分信號可被分配給接口設(shè)備102的相鄰球以便于PCB 300上容易的差分路由。應(yīng)指出，AGP球被分配以允許到兩層中的PCB 300的AGP連接器的路由。
另外，應(yīng)指出，電源/接地和“無連接”球可被有策略地圖形化以便于以最小寄生電感(即高頻噪聲的最佳可能去耦)連接到PCB 300的相對側(cè)上的0402去耦電容器。類似地，接口設(shè)備102的隔離的接地球和經(jīng)濾波的電源供應(yīng)被分配給可定制附著占位110的外部行以允許到PCB 300上的去耦部件(未示出)和濾波器的易連接。應(yīng)指出，各種電壓軌道球分配可被聚集在一起以便于PCB 300上的電源平面鋪開(tiling)。
總而言之，本文公開了一種用于將不同類型的GPU(圖形處理器單元)耦合于PCB(印刷電路板)的多配置接口設(shè)備。該接口設(shè)備包括用于連接到GPU的GPU接口和用于連接到PCB的PCB接口。GPU接口是通過以下來實施的使用可定制附著占位以便于實現(xiàn)到不同GPU類型的連接，同時維持用于連接到PCB的PCB接口。用于不同GPU的球陣列可被配置成分別支持它們。所述接口設(shè)備維持相容的PCB接口。這樣，在GPU特性改變和發(fā)展時，或者在不同GPU版本被實施時，可為PCB維持相容連接。
已經(jīng)為了說明和描述的目的而呈現(xiàn)了對本發(fā)明特定實施例的以上描述。它們并不旨在是詳盡的或者將本發(fā)明局限于所公開的精確形式，并且根據(jù)以上所講，顯然許多修改和變化是可能的。所述實施例被選擇和描述是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，由此使本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能以如適合于所預期的特定使用的各種修改來最好地利用本發(fā)明和各種實施例。想要的是本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等效形式來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于將不同類型的GPU(圖形處理器單元)耦合于PCB(印刷電路板)的多配置接口設(shè)備，包括該接口設(shè)備具有用于連接到GPU的第一接口和用于連接到PCB的第二接口；并且第一接口具有可定制附著占位以便于實施到不同GPU類型的連接，同時維持用于連接到PCB的第二接口。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一接口被配置成支持到GPU的接線附著。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中可定制附著占位被配置成支持到GPU的表面安裝附著。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一接口被配置成支持具有倒裝芯片安裝的GPU的基板。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中可定制附著占位包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第二區(qū)域繞第一區(qū)域的外圍而被設(shè)置，其中第一區(qū)域包括多個熱球以支持到GPU的接線附著。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中可定制附著占位被配置成支持到至少一個存儲器部件和GPU的附著。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口包括AGP 4x接口。
8.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口包括AGP 8x接口。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一接口的可定制附著占位包括多個接地球，其被配置成支持GPU的高速信令。
10.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口被配置成支持用于多個顯示的至少兩個DAC。
11.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口被配置成支持用于數(shù)字顯示的數(shù)字視頻輸出。
12.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中可定制附著占位被配置成支持差分信令。
13.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口沒有存儲器接口。
14.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二接口沒有對易失性RAM的接口。
15.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中可定制附著占位沒有存儲器接口。
16.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中不同GPU類型是相同的圖形處理器集成電路和不同量的存儲器。
17.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一接口是GPU接口而第二接口是PCB接口。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中可定制附著占位被配置成支持到GPU的接線附著。
19.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中可定制附著占位被配置成支持具有倒裝芯片安裝的GPU的基板。
20.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該設(shè)備被配置成支持倒裝芯片安裝的GPU。
21.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該設(shè)備被配置成支持溫度最小化的差分信令。
22.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該設(shè)備被配置成支持依照AGP版本的接口。
23.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中PCB接口沒有存儲器接口。
24.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中可定制附著占位沒有存儲器接口。
25.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中GPU接口被配置成支持外部幀緩沖時鐘終止電路。
26.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中GPU接口被配置成支持幀緩沖電壓基準電路。
27.一種用于產(chǎn)生多配置接口設(shè)備的方法，該接口設(shè)備用于將不同類型的GPU耦合到PCB(印刷電路板)，所述方法包括形成接口設(shè)備上的GPU接口以便于實施到GPU的連接；形成接口設(shè)備上的PCB接口以便于實施到PCB的連接；定制GPU接口的附著占位以實施到多個GPU類型中的一個GPU類型的連接，同時維持用于到PCB的連接的PCB接口恒定，其中附著占位對于每個GPU類型是可定制的。
28.權(quán)利要求27的方法，進一步包括配置在GPU接口和PCB接口之間被包括在所述接口設(shè)備中的多個扇出信號軌跡以依照用于一個GPU類型的配置將可定制附著占位連接到PCB接口。
29.權(quán)利要求27的方法，進一步包括依照AGP版本來實施PCB接口。
30.權(quán)利要求27的方法，進一步包括實施GPU接口以支持到GPU的接線附著。
31.權(quán)利要求27的方法，進一步包括實施GPU接口以支持倒裝芯片安裝的GPU。
32.權(quán)利要求27的方法，進一步包括實施GPU接口以支持多個RAM部件。
全文摘要
一種用于將不同類型的GPU(圖形處理器單元)耦合于PCB(印刷電路板)的多配置接口設(shè)備。該接口設(shè)備包括用于連接到GPU的GPU接口和用于連接到PCB的PCB接口。GPU接口是通過以下來實施的使用可定制附著占地面(customizable attachment footprint)以便于實現(xiàn)到不同GPU類型的連接，同時維持用于連接到PCB的PCB接口。用于不同GPU的球陣列可被配置成分別支持它們。所述接口設(shè)備維持相容的PCB接口。這樣，在GPU特性改變和發(fā)展時，或者在不同GPU版本被實施時，可為PCB維持相容連接。
文檔編號H05K1/00GK1669013SQ03817038
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者托馬斯·E·杜威, 詹姆斯·K·多賓斯, 約瑟夫·S·米納卡佩利, 西蒙·A·托馬斯 申請人:尼韋迪亞公司