Что такое smt: Что такое SMT и как оно работает в приложениях — плюсы и минусы / Хабр

Что такое SMT и как оно работает в приложениях — плюсы и минусы / Хабр

Пока я радую свои графоманские пристрастия написанием детальной технической статьи про «Windows Performance Station», захотелось поделиться своими мыслями о том, что хорошего и плохого приносит SMT в процессоры «AMD» и «Intel», и как тут поможет «Windows Performance Station».

Тем, кому интересна данная тема, добро пожаловать под кат…

Итак, для начала давайте определимся, что такое SMT.

Как говорит нам википедия, SMT (от англ. simultaneous multithreading) это одновременная многопоточность, т.е. несколько потоков выполняются одновременно, а не последовательно, как это происходит во «временно́й многопоточности».

Многие знают эту технологию под названием «Intel Hyper-Threading», про неё уже всё давно написано, но до сих пор я сталкиваюсь с тем что многие разработчики, и, тем более, обыватели не понимают в чём основная суть «одновременного» выполнения нескольких команд одним ядром процессора и какие проблемы это несёт.

Для начала поговорим про временну́ю многопоточность. До реализации технологии SMT в виде «Hyper-Threading» использовалась технология «временно́й многопоточности».

Тут всё просто, представим, что у нас есть один конвейер и один рабочий (Ядро ЦП), который выполняет операции над числами и записывает результат. Предположим, для этих операций ему нужна отвёртка и гаечный ключ. Операционная система (ОС) складывает нашему рабочему на конвейер по порядку одну операцию для отвёртки, а за ней одну операцию для гаечного ключа. Один рабочий в один момент времени может оперировать или только гаечным ключом или только отвёрткой. Таким образом, выкладывая разное количество разных блоков, ОС определяет приоритет выполнения тех или иных операций от разных приложений. Пропорцию одних блоков к другим мы можем указывать внутри ОС, когда указываем приоритет процесса. Именно это и делают все диспетчеры задач в т.ч. и «Windows Performance Station». Это приоритизирование распространяется далее на механизмы SMT и всю работу с конвейерами.

С появлением SMT ситуация становится чуть сложнее.

Представим конвейер и двух рабочих, у которых есть одна отвёртка и один гаечный ключ на двоих. При этом, каждый из них может оперировать либо только отвёрткой, либо только гаечным ключом. Один конвейер условно делится на две половинки вдоль. SMT позволяет сложить на такой конвейер сразу два числа, одно для работы с отвёрткой, а второе для работы с гаечным ключом, поэтому действия этих рабочих выглядят так:

— Первый рабочий получает операцию для отвёртки, а второй, стоящий напротив, в тот же момент времени, операцию для гаечного ключа, после чего оба записывают результат.

Исходя из этого, когда на конвейере находится операция (A и B) с одной стороны и (D и E) с другой стороны — всё отлично, но при распараллеливании цепочки вычислений могут получиться две проблемы:

1. С одной стороны конвейера оказалось действие (A и B) = С, а с другой (D и E) = C,
т.е. нужно записать сначала одно значение C, а потом второе значение C, но не одновременно (конфликт по управлению).

2. С одной стороны конвейера оказалось действие (A и B) = C, а с другой (A и C) = D,
т.е. нужно сначала посчитать C, а потом посчитать D, но не одновременно (конфликт по данным).

Оба конфликта вызывают задержку выполнения инструкций и решаются последовательным выполнением команд. Чтобы уменьшить такие задержки были введены элементы процессора под названием предсказатель переходов и кэш процессора.

Предсказатель переходов, как понятно из названия, осуществляет предсказание 🙂 Предсказывает он вероятность возникновения первой проблемы, когда разные преобразования должны произойти над одним числом.

В свою очередь, кэш процессора, необходим для быстрого решения второй проблемы, когда мы останавливаем решение выражения (A и C) = D и пишем в кэш результат выполнения (A и B) = C, после чего сразу вычисляем (A и C) = D.

Справедливости ради, стоит уточнить, что проблема распараллеливания конвейера появляется и у многоядерных процессоров без SMT, но у многоядерников не возникает момента простаивания процессора, когда на двоих рабочих одна отвёртка, т. к. в такой терминологии у каждого рабочего есть своя отвёртка и свой гаечный ключ.

Все эти пляски вокруг угадывания процессором того, как распараллелить текущие операции, приводят к серьёзным потерям энергии и к ощутимым фризам, когда происходит голодание разнотипных задач на ядрах с SMT.

Вообще, стоит держать в уме, что «Intel» разработала «Hyper-Threading» одновременно с созданием своих первых многоядерных процессоров «Xeon» и, по сути, эту технологию можно считать эдаким компромиссом когда ставится двойной конвейер на одно ядро.

С подачи маркетологов принято нахваливать то, как хорошо одно ядро может выполнять несколько задач одновременно и как повышается производительность «в некоторых сценариях использования», однако про проблемы, присущие концепции SMT принято умалчивать.

Примечательно, что на сайте «Intel» в рекламном ролике показывается скорее двухядерность, нежели «Hyper-Threading», тот кто дочитал до этого момента, наверняка уже догадался почему 🙂

Изображение из видео:

Более точное изображение:

https://www. intel.ru/content/www/ru/ru/architecture-and-technology/hyper-threading/hyper-threading-technology.html

Какой вывод можно здесь сделать и что улучшить?

Особенность отображения загрузки логических ядер в ОС Windows вводит путаницу об информации реальной загруженности ядер с SMT. Если Вы видите, что два соседних ядера заняты ~50% это может означать две вещи:

1) оба ядра выполняют два параллельных расчёта и загружены на 50% (тут всё ок).
2) оба ядра выполняют один рассчёт попеременно (как если бы два рабочих через такт передавали друг-другу гаечный ключ).
Поэтому, если Вы видите, что все ядра Вашего процессора с SMT загружены на 50% и выше нагрузка не поднимается, скорее всего это значит, что утилизация процессора составляет 100% но он занят однотипной задачей, которую не может разделить для выполнения на SMT!

Вместе с очевидными плюсами, SMT приносит фризы в чувствительные для времени выполнения задачи (воспроизведение видео/музыки или FPS в играх). Именно поэтому, многие геймеры наблюдают падение FPS при включенном SMT/Hyper-Threading.

Как я и написал ранее, приложение «Windows Performance Station» может сортировать блоки, выкладываемые на конвейер, ещё на этапе обработки задач ядром ОС. С помощью приоритетов и разделения процессов по ядрам процессора, можно выкладывать определённые блоки на конвейер в нужном количестве и класть разнотипные блоки для разных виртуальных ядер, чтобы не наступало голодание разнотипных задач. Именно для этой задачи динамического анализа в «Windows Performance Station» мы объединили нейросеть и диспетчер задач. В итоге, нейросеть анализирует задачу и раскладывает её в зависимости от полученных данных по разным правилам, благодаря чему, каждое ядро в паре SMT выполняет разные задачи.

Благодаря такому подходу, процессоры с SMT в Windows могут более эффективно работать с многозадачностью и многопоточными процессами. И именно поэтому нас весьма порадовало появление SMT в новых процессорах «AMD Ryzen».

Приложение «Windows Performance Station» бесплатное и не содержит рекламы, его можно скачать с нашего сайта по ссылке в спойлере:

Скачать

winperst.ru/download

Более подробно про Windows Performance Station можно прочитать в моей предыдущей статье

Windows Performance Station или как я учил комп работать эффективно

habrahabr.ru/post/320110

Большое спасибо всем, кто дочитал до конца.

SMT Mode — что это в биосе?

Приветствую. Сегодня я постараюсь простыми словами рассказать про одну функцию, которая позволяет повысить производительность процессора. Она давно уже существует в процах Intel и только относительно недавно появилась у AMD.

SMT Mode — что это такое?

Режим, при котором одно физическое ядро процессора представляется в виде двух виртуальных ядер, которые обрабатывают два потока данных вместо одного.

Важно понимать:

1. Для эффективной работы необходима не только поддержка SMT на аппаратном уровне, но и поддержка операционкой и софтом.
2. При выставлении Activated могут быть проблемы с платой, поэтому лучше ставить Auto, тогда SMT все равно будет работать, но проблемы с платой будут минимизированы.
3. По факту — 2 потока на ядро, как в технологии Intel Hyper-Threading. 1 поток слабее чем 1 ядро. Но 2 потока могут дать больше производительности, чем 1 ядро. Такие потоки Windows воспринимает как реальные ядра.

РЕКЛАМА

Другими словами это технология многопоточности, при включении которой производительность процессора повышается, потому что удается загрузить процессор по полной.

Для примера — посмотрите некоторые характеристики процессоров Ryzen, где видим, на одно ядро приходится два потока:

Потоки можно отключить, но тогда упадет производительность, правда и греться процессор будет меньше.

И опция SMT Mode именно активирует работу этих потоков. Нет смысла ее отключать.

SMT Mode — включать или нет?

При использовании последнего билда Windows 10, современных игр, последних драйверов, если у вас процессор Ryzen не первого поколения, а последнего — то в большинстве случаев отключение потоков снизит производительность. Сегодня многие баги связанные с многопоточностью уже устранили.

В интернете есть информация, что SMT стоит отключать для игр, в итоге повышается FPS. С чем связано? Смотрите, 6 ядер процессора — это 6 настоящих ядер, полноценных. Быстрых. А 12 потоков — это уже не полноценные ядра, могут выполнять больше работы, но не быстрее, потому что каждый такой поток работает медленнее одного ядра. Но суммарно 12 потоков смогут за одно время выполнить больше работы, чем 6 ядер и это при условии что софт оптимизирован под многопоточность. Но многим играм и правда достаточно 6 настоящих ядер (особенно если высокая частота), чем 12 потоков. Но повторюсь — все зависит от игры и от ее оптимизации.

Если игра оптимизирована под многопоточность, то отключение потоков только снизит FPS.

Кстати, что интересно.. у процессоров AMD FX по сути тоже присутствуют потоки. Хоть компания и представила их как 8-ядерные, там по сути 4 ядра и 8 потоков. Но отключить там потоки нельзя.

Когда только вышел Ryzen, то отключение потоков дало плюс в производительности. Но это было раньше. Сейчас уже все оптимизировали, в том числе и планировщик Windows.

Но при разгоне процессора SMT Mode стоит отключать.

Название раздела BIOS содержащий функцию зависит от производителя. Например на плате ASUS Prime X370 Pro функция SMT расположена здесь:

BIOS/Advanced/SMT Mode

И имеет два варианта значений — Auto/Disabled. В тоже время на плате AsRock B450 Pro4 функция расположена здесь:

OC Tweaker/CPU Configuration

Значения опции — Enabled/Disabled.

Чтобы проверить отключена ли опция или нет, советую использовать CPU-Z — смотрим сколько ядер (Cores) и сколько потоков (Threads):

Утилита бесплатная, маленькая, не грузит ПК, поэтому советую. Можно скачать с офф сайта.

Если SMT Mode отключено — количество потоков будет равно количеству ядер.

Настройка в материнке MSI (раздел Overclocking\Параметры CPU):

Как видите, название может быть или SMT или Simultaneous Multi-Threading, все зависит от производителя/модели материнки.

Заключение

1. SMT Mode — активация технологии потоков в процессоре AMD.
2. Позволяет увеличить производительность, особенно если софт/игра оптимизирована под многопоточность.

Удачи.

Руководство по технологии поверхностного монтажа » Electronics Notes

Технология поверхностного монтажа, SMT и связанные с ней устройства для поверхностного монтажа, SMD значительно ускоряют сборку печатных плат, поскольку компоненты просто монтируются на плате.

---

Технология поверхностного монтажа, SMT Включает:
Что такое SMT SMD-пакеты Quad Flat Pack, QFP Массив шариковых сеток, BGA Пластиковый освинцованный чип-носитель, PLCC

---

Загляните внутрь любого промышленного электронного оборудования в наши дни, и вы увидите, что оно заполнено мельчайшими устройствами.

Вместо того, чтобы использовать традиционные компоненты с проволочными выводами, подобные тем, которые можно использовать для строительства домов и комплектов, эти компоненты монтируются на поверхность плат, и многие из них имеют крошечный размер.

Эта технология известна как технология поверхностного монтажа, SMT, и она имеет связанные компоненты SMT или устройства для поверхностного монтажа или SMD.

Типичная печатная плата с использованием технологии поверхностного монтажа

Практически все современное промышленное оборудование использует технологию поверхностного монтажа, SMT, поскольку она обеспечивает значительные преимущества при изготовлении печатных плат, а с учетом размера использование компонентов SMT позволяет упаковать гораздо больше электроники. гораздо меньшее пространство.

В дополнение к размеру, технология поверхностного монтажа позволяет использовать автоматизированную сборку и пайку печатных плат, что обеспечивает значительное повышение надежности, а также огромную экономию затрат.

Что такое технология поверхностного монтажа?

В 1970-х и 1980-х годах уровень автоматизации сборки печатных плат, используемых в различном оборудовании, начал расти. Использование традиционных компонентов с выводами оказалось непростым для сборки печатных плат.

Выводы резисторов и конденсаторов должны были быть предварительно сформированы, чтобы они проходили через отверстия, и даже интегральные схемы должны были иметь выводы с точно правильным шагом, чтобы их можно было легко вставить в отверстия.

Этот подход всегда оказывался трудным, поскольку провода часто не попадали в отверстия, поскольку допуски, необходимые для обеспечения их точной установки в отверстия, были очень жесткими. В результате часто требовалось вмешательство оператора для решения проблем, связанных с неправильной установкой компонентов и остановкой машин. Это замедлило процесс сборки печатных плат и значительно увеличило затраты.

Для сборки печатной платы фактически нет необходимости в том, чтобы выводы компонентов проходили через плату. Вместо этого вполне достаточно, чтобы компоненты были припаяны непосредственно к плате. В результате родилась технология поверхностного монтажа, SMT, и использование компонентов SMT очень быстро росло, поскольку их преимущества были замечены и реализованы.

Концепция технологии поверхностного монтажа: типичный пассивный компонент

Сегодня технология поверхностного монтажа является основной технологией, используемой для сборки печатных плат в производстве электроники. Компоненты SMT можно сделать очень маленькими, и их типы используются миллиардами, особенно конденсаторы SMT и резисторы SMT.

Устройства поверхностного монтажа

Компоненты для поверхностного монтажа

отличаются от своих выводных аналогов. Компоненты SMT предназначены не для проводки между двумя точками, а для установки на плату и припаивания к ней.

Их выводы не проходят через отверстия в плате, как можно было бы ожидать от компонента с традиционными выводами. Существуют разные стили упаковки для разных типов компонентов. В целом стили корпусов можно разделить на три категории: пассивные компоненты, транзисторы и диоды и интегральные схемы, и эти три категории компонентов SMT рассматриваются ниже.

Набор компонентов для поверхностного монтажа

• Пассивные SMD:   Существует множество различных корпусов, используемых для пассивных SMD. Однако большинство пассивных SMD представляют собой либо резисторы для поверхностного монтажа, либо конденсаторы для поверхностного монтажа, размеры корпусов которых достаточно хорошо стандартизированы. Другие компоненты, включая катушки, резонаторы и другие компоненты, как правило, имеют более индивидуальные требования и, следовательно, имеют собственные пакеты.

  Резисторы и конденсаторы имеют различные размеры упаковки. Они имеют следующие обозначения: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 и 0201. Цифры относятся к размерам в сотнях дюймов. Другими словами, размер 1206 составляет 12 х 6 сотых дюйма.

  Крупные размеры, такие как 1812 и 1206, были одними из первых, которые использовались. В настоящее время они не получили широкого распространения, так как обычно требуются компоненты гораздо меньшего размера. Однако они могут найти применение в приложениях, где необходимы более высокие уровни мощности или где другие соображения требуют большего размера.

  Соединения с печатной платой осуществляются через металлизированные участки на обоих концах корпуса.

• Транзисторы и диоды:   SMT-транзисторы и SMT-диоды часто помещаются в небольшую пластиковую упаковку. Соединения выполняются через выводы, которые выходят из корпуса и согнуты так, что касаются платы. Для этих пакетов всегда используются три провода. Таким образом, легко определить, в каком направлении должно двигаться устройство.

• Интегральные схемы:   Существует множество упаковок, которые используются для интегральных схем. Используемый пакет зависит от требуемого уровня взаимосвязи. Многим микросхемам, таким как простые логические микросхемы, может потребоваться только 14 или 16 контактов, тогда как другим, например, процессорам СБИС и связанным с ними микросхемам, может потребоваться до 200 или более. Ввиду большого разнообразия требований существует ряд различных пакетов.

  Для микросхем меньшего размера можно использовать такие пакеты, как SOIC (Small Outline Integrated Circuit). По сути, это SMT-версия знакомых пакетов DIL (Dual In Line), используемых для знакомых логических микросхем серии 74. Кроме того, существуют версии меньшего размера, в том числе TSOP (тонкий пакет с малым контуром) и SSOP (усадочный пакет с малым контуром).

  Микросхемы СБИС требуют другого подхода. Обычно используется упаковка, известная как quad flat pack. Он имеет квадратную или прямоугольную форму и имеет штифты, исходящие со всех четырех сторон. Штифты снова выгибаются из упаковки в форме крыла чайки так, чтобы они касались доски. Расстояние между штифтами зависит от необходимого количества штифтов. Для некоторых чипов это может быть около 20 тысячных дюйма. При упаковке этих чипов и обращении с ними требуется большая осторожность, так как контакты очень легко сгибаются.

  Также доступны другие пакеты. Один из них, известный как BGA (Ball Grid Array), используется во многих приложениях. Вместо того, чтобы иметь соединения на стороне упаковки, они находятся внизу. Соединительные площадки имеют шарики припоя, которые плавятся в процессе пайки, тем самым обеспечивая хорошее соединение с платой и механически прикрепляя ее. Поскольку можно использовать всю нижнюю часть упаковки, шаг соединений становится шире, и это оказывается намного более надежным.

  Уменьшенная версия BGA, известная как microBGA, также используется для некоторых ИС. Как следует из названия, это уменьшенная версия BGA.

Подробнее о . . . . пакеты для компонентов поверхностного монтажа.

Учитывая уровень внедрения технологии поверхностного монтажа, доступно огромное разнообразие компонентов. Выбор компонентов, доступных в корпусах для поверхностного монтажа, намного превышает их количество, доступное в традиционных формах с выводами. Это чисто из-за спроса.

Однако популярные базовые компоненты, такие как транзисторы и многие логические и аналоговые ИС, такие как операционные усилители, обычно имеют версии, доступные как компоненты с традиционными выводами, а также компоненты для поверхностного монтажа. Например, транзистор BC109 можно получить в обоих форматах, как и многие операционные усилители и базовые логические микросхемы.

Технология поверхностного монтажа в дизайне

Основной причиной перехода на технологию поверхностного монтажа было значительное улучшение скорости, надежности и стоимости процесса сборки печатных плат. Хотя это имеет большое значение для внедрения технологии, оно также влияет на проектирование и разработку новых электронных схем и оборудования. К счастью, этот перенос приносит больше преимуществ для разработки и схемотехники, чем недостатков.

Для инженера-разработчика использование технологии поверхностного монтажа дает много преимуществ, хотя есть несколько моментов, на которые следует обратить внимание:

• Низкая паразитная емкость и индуктивность:   Ввиду небольшого размера компонентов уровни паразитной индуктивности и емкости намного меньше — резисторы для поверхностного монтажа работают так, что они ближе к идеальному резистору, чем резисторы свинцовый резистор. Точно так же конденсатор SMT будет демонстрировать гораздо меньшую паразитную индуктивность. В результате более высокие скорости и более высокие частоты возможны со стандартными компонентами SMT, чем это было бы возможно с эквивалентами с выводами.
• Нижняя номинальная мощность:   Большое значение имеет номинальная мощность компонентов для поверхностного монтажа. Резистор для поверхностного монтажа является конкретным примером. Стандартный резистор с выводами может рассеивать не менее 0,25 Вт. Для резисторов для поверхностного монтажа, которые намного меньше, рассеяние также меньше. Помните об этом и проверяйте данные производителей.
• Схемы меньшего размера/более плотные:   Поскольку стремление к увеличению функциональности при все меньших объемах является общей тенденцией в электронной промышленности, технология поверхностного монтажа в значительной степени способствует миниатюризации. Компоненты можно сделать намного меньше и, кроме того, их можно установить на печатной плате гораздо ближе друг к другу, чем это было бы возможно с традиционными выводными компонентами. В сочетании с более высоким уровнем функциональности, который теперь можно получить в интегральных схемах, это означает, что задача инженера-разработчика стала возможной.

Несмотря на некоторые дополнительные меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при использовании технологии поверхностного монтажа в новом дизайне, большинство элементов дизайна остаются почти такими же, хотя конструкции, как правило, намного сложнее и обеспечивают гораздо больше функциональных возможностей. Таким образом, внедрение и использование технологии поверхностного монтажа облегчило развитие электроники, позволив значительно повысить уровень сложности и предоставив больше возможностей.

Сборка печатной платы с использованием технологии поверхностного монтажа

В наши дни

SMT используется почти исключительно для сборки и производства печатных плат. Используя SMT, можно упаковать гораздо больше электроники в меньшее пространство. Компоненты для поверхностного монтажа меньше по размеру и часто обеспечивают более высокий уровень производительности, и их можно использовать с автоматизированной машиной для захвата и размещения, что во многих случаях полностью устраняет необходимость ручного вмешательства в процесс сборки.

Проводные компоненты всегда было трудно размещать автоматически, потому что провода должны были быть предварительно сформированы, чтобы соответствовать соответствующему расстоянию между отверстиями, и даже в этом случае у них были проблемы с размещением.

Сегодня в процессе сборки печатных плат большинство компонентов размещаются на плате автоматически. Иногда некоторым может потребоваться ручное вмешательство, но оно постоянно сокращается. Традиционно некоторые разъемы и, возможно, несколько других компонентов требовали установки с помощью помощника, но уровень ручного размещения все время снижается.

Сегодня печатные платы обычно разрабатываются таким образом, чтобы свести это к абсолютному минимуму, вплоть до изменения конструкции для использования компонентов, которые могут размещаться автоматически. В дополнение к этому производители компонентов разработали несколько специализированных версий компонентов для поверхностного монтажа, которые позволяют практически полностью автоматизировать сборку большинства плат.

Одной из проблем с некоторыми компонентами была их устойчивость к нагреву. Процессы пайки требуют, чтобы весь компонент был нагрет до высокой температуры, и это вызвало проблемы с некоторыми технологиями. Интегральные схемы, резисторы для поверхностного монтажа и многие типы конденсаторов для поверхностного монтажа подойдут.

Однако именно по этой причине изначально электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа не применялись. Вместо этого использовались танталы для поверхностного монтажа, но теперь были разработаны версии электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа, которые способны выдерживать температуры, возникающие во время пайки.

Существуют и другие компоненты, которые требуют специальной разработки, чтобы сделать их доступными в форматах компонентов для поверхностного монтажа.

Расширение и изгиб платы

Одна из проблем, которая может возникнуть с платами для поверхностного монтажа, возникает в результате изменений температуры, а также изгиба платы. С платами, в которых используются компоненты с выводами, это не является серьезной проблемой, потому что провода на компонентах воспринимают движение и снимают любое напряжение, которое может быть вызвано.

То же самое может быть не так для компонентов поверхностного монтажа. Компоненты припаяны к печатной плате и достаточно жестко удерживаются на месте. Такие компоненты, как транзисторы для поверхностного монтажа и интегральные схемы для поверхностного монтажа, где есть выводы от корпуса устройства к поверхности платы, имеют некоторые средства для компенсации движения, но резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа не имеют.

Компоненты, наиболее чувствительные к нагрузке на плату, — это конденсаторы для поверхностного монтажа — разновидность керамических MLCC. Они склонны к растрескиванию при растяжении. Это, очевидно, является серьезной проблемой для надежности.

При проектировании и сборке печатных плат необходимо принять некоторые меры предосторожности, чтобы свести к минимуму проблемы деформации, температурного расширения и т. д.:

• Обеспечьте равномерное распределение слоев питания и земли на печатной плате:   Когда печатные платы проходят через процесс пайки во время сборки печатной платы, платы будут сильно нагреваться, что может привести к деформации — уровни могут быть значительными в несколько больших досок. Чтобы решить эту проблему, плоскости заземления и плоскости питания должны покрывать всю плату, насколько это возможно. Если они присутствуют только на части печатной платы, это может привести к деформации.
• Форма компонентов:   Компоненты для поверхностного монтажа с коротким широким корпусом предпочтительнее длинных и тонких. Если компонент короткий и широкий, эффекты расширения и изгиба будут менее выражены.
• Устанавливайте компоненты под прямым углом к ​​направлению максимального изгиба:   Доски имеют тенденцию деформироваться по самой длинной части доски. Устанавливайте компоненты в плоскости, которая будет подвергаться минимальному изгибу или изгибу.

Приложения поверхностного монтажа

Хотя некоторые компоненты SMT можно использовать в домашнем строительстве, при их пайке требуется большая осторожность. Кроме того, даже микросхемы с большим расстоянием между выводами могут быть трудны для пайки.

Те, у которых пятьдесят и более контактов, нельзя паять без специального оборудования. Они предназначены только для крупносерийного производства. Даже при работе с уже построенными досками требуется большая осторожность. Однако эти компоненты SMT предлагают производителям значительную экономию средств, и поэтому они были приняты. К счастью для домашних строителей, традиционные компоненты с выводами, которые можно паять вручную, по-прежнему широко доступны и предлагают гораздо лучшее решение для домашнего строительства.

Тем не менее, компоненты SMT можно использовать для некоторых домашних проектов, где они применимы — где выводы компонента SMT и соединения не слишком малы для работы с более традиционными паяльниками и другими инструментами.

Другие электронные компоненты:
Батарейки конденсаторы Соединители Диоды полевой транзистор Индукторы Типы памяти Фототранзистор Кристаллы кварца Реле Резисторы ВЧ-разъемы Переключатели Технология поверхностного монтажа Тиристор Трансформеры Транзистор Клапаны/трубки
    Вернуться в меню «Компоненты». . .

(SMT) Технология поверхностного монтажа: значение, определение и примеры

Ключевые моменты

• SMT означает технологию поверхностного монтажа и представляет собой метод крепления электрических компонентов к материнской плате.
• Поверхностный монтаж имеет еще одно большое преимущество перед прежним методом «сквозной технологии».
• С технологией связано множество терминов.

Что такое технология поверхностного монтажа?: Полное объяснение

Технология поверхностного монтажа, или SMT, представляет собой метод крепления электрических компонентов непосредственно на поверхность печатной платы или печатной платы. Этот процесс позволяет автоматизированному производству выполнить больше необходимой сборки для создания рабочей платы. Это снижает себестоимость производства и увеличивает максимальную производительность за счет устранения узких мест на сборочной линии.

SMT имеет еще одно большое преимущество перед прежним методом «сквозной технологии». В старом методе электронные компоненты устанавливались на печатную плату через специально прорезанные отверстия в плате для компонента.

Для этого требовались более крупные компоненты, аккуратное обращение и дополнительный припой для надежного крепления каждого компонента. С помощью SMT электрические компоненты, называемые устройствами для поверхностного монтажа (SMD), быстро сортируются и прикрепляются к верхней части печатной платы либо с минимальными выводами, либо вообще без выводов.

Материнская плата отвечает за правильную работу всех частей компьютера.

©prawest/Shutterstock.com

Компоненты SMT значительно меньше по размеру, чем компоненты со сквозными отверстиями, которые достигаются при машинной обработке. Хотя на корпусе схемы все еще могут быть короткие штырьки, плоские контакты, шарики припоя или клеммы, компоненты по-прежнему намного меньше, чем требуется для сквозной технологии, что конечный результат также намного компактнее. Это часто приводит к гладким, привлекательным электрическим устройствам.

Наряду с SMT существует множество других связанных терминов, которые вы, возможно, захотите узнать. Вот краткая разбивка:

• SMD — устройства для поверхностного монтажа: активные, пассивные и электрохимические компоненты
• SMT — технология для поверхностного монтажа: технология сборки и монтажа
• SMA — для поверхностного монтажа: Модуль в сборе с SMT
• SMC – Компоненты для поверхностного монтажа: компоненты , используемые для SMT
• SMP – Комплект для поверхностного монтажа: Корпусные формы SMD
• SME – Оборудование для поверхностного монтажа: Сборочные машины для поверхностного монтажа

С технологией связано много терминов, но их можно понять проще . SMT — это метод, используемый малыми и средними предприятиями для размещения SMD, состоящих из SMP, вокруг SMC на печатных платах. Готовая сборка представляет собой SMA.

Технология поверхностного монтажа: плюсы и минусы!

Плюсы!	Минусы!
SMT позволяет использовать более мелкие компоненты	SMT не подходит для устройств, которые необходимо часто присоединять и отсоединять от других компонентов
Машинная точность может использоваться для организации небольших компонентов на более плотной плате	Паяные соединения SMD имеют меньший размер и могут быть повреждены герметиком во время термоциклирования
Компоненты можно размещать на обеих сторонах печатной платы	Ручная сборка и ремонт сложны и требуют дорогих инструментов и квалифицированного оператора
Небольшие ошибки в размещении автоматически исправляются за счет поверхностного натяжения при нагреве припоя	Многие компоненты поверхностного монтажа несовместимы с розетками механические характеристики при сотрясении или вибрации	SMD не поддерживают технологию plug-and-play и, вероятно, потребуют специализированных печатных плат для прототипирования
Более низкое сопротивление и индуктивность в соединении	Из-за меньшего размера SMD и большей плотности размещения печатных плат идентификационные коды деталей должны быть еще меньше и часто закодированы или сокращены
Улучшенные характеристики ЭМС
Меньше или нет отверстий, необходимых
Более низкая стоимость и меньшее время для создания для массового производства и автоматизации
Меньше. 0254

Технология поверхностного монтажа: точное определение

SMT, или технология поверхностного монтажа, представляет собой метод сборки и производства для монтажа компонентов на печатную плату (ПП) непосредственно на поверхность. Он был разработан для замены предыдущего метода, известного как «технология сквозного отверстия».

Метод был разработан в 1960-х годах. Только в 1986 году компоненты поверхностного монтажа смогли достичь 10% рынка. К 1990 году SMD были внутри большинства всех высокотехнологичных печатных плат.

Большая часть работы по внедрению технологии поверхностного монтажа была проделана IBM. IBM представила свою первую демонстрацию SMT в 1960 году с небольшим компьютером, который позже использовался в цифровом компьютере ракеты-носителя для приборного блока, который управлял всеми кораблями Saturn IB и Saturn V.

Компоненты для поверхностного монтажа имеют небольшие выступы или торцевые заглушки, на которые можно наносить припой для монтажа SMD на поверхность печатной платы. Раньше компоненты монтировались через свинцовые отверстия, которые нужно было просверливать в печатных платах.

Отверстия были просверлены по размеру компонента, чтобы плотно удерживать каждую деталь. Затем припаял ручку. SMT исключает этап сверления отверстий. Благодаря разработке SMD, которые требовали меньшего количества выводов с отверстиями или вообще не требовали их, процесс сборки устройства был значительно сокращен. Было гораздо большее преимущество.

SMT позволил разработать компоненты гораздо меньшего размера, которые по-прежнему можно было бы плотно прикрепить к печатной плате. Меньшие компоненты обеспечивают большую плотность компонентов. Прогресс, вызванный использованием метода SMT, был отмечен в соответствии с «законом Мура», который гласит, что плотность компонентов на материнской плате будет удваиваться каждый год с 19с 65 по 1975 год. Затем он изменил утверждение, сказав, что после этого плотность будет удваиваться каждые два года.

Сегодня SMT используется почти во всех электронных устройствах, от детских игрушек до кофеварок, смартфонов и ноутбуков. Хотя всегда существует возможность появления и замены SMT другим методом, похоже, что технология поверхностного монтажа будет использоваться еще очень долгое время.

SMT используются для монтажа компонентов на печатных платах.

Как работает SMT?

SMT — это метод, в котором используются специализированные инструменты для размещения крошечных компонентов на печатной плате. Хотя этот процесс можно выполнить вручную, он невероятно трудоемкий и утомительный. Точность, необходимая для создания качественной сборки SMA для поверхностного монтажа, делает ее квалифицированной позицией. Большая часть производства и сборки SMT осуществляется с помощью автоматизации.

Процесс начинается с кучи компонентов и любого типа печатной платы. Печатные платы обычно покрыты плоскими оловянно-свинцовыми, серебряными или позолоченными медными контактными площадками, называемыми контактными площадками для пайки. Затем специализированные автоматы покрывают контактные площадки паяльной пастой с помощью трафарета из нержавеющей стали или никеля.

С нанесенной паяльной пастой печатная плата отправляется по сборочной линии к машинам захвата и установки, которые берут компоненты с конвейера и размещают их там, где они должны быть на печатной плате.

После того, как плата покрыта компонентами и готова к запеканию, они отправляются в печь для пайки оплавлением. Температура печатной платы и ее компонентов постепенно и равномерно повышается для предотвращения теплового удара.

Как только плата становится достаточно горячей, конвейер перемещает сборку в зону, температура которой может достигать температуры, достаточной для расплавления паяльной пасты. Поверхностное натяжение расплавленного припоя на контактных площадках удерживает компоненты в правильном положении до тех пор, пока формы контактных площадок правильно спроектированы.

После полной пайки печатных плат их обычно берут на промывку. В процессе оплавления иногда могут образовываться остатки паяльной пасты или случайные шарики припоя. Любой лишний припой или проводящий материал могут вызвать короткое замыкание на плате.

После очистки платы отправляются на визуальный осмотр на наличие отсутствующих компонентов или отклонений от нормы. На некоторых более продвинутых производственных предприятиях используется автоматизированная система оптического контроля (AOI), позволяющая сократить человеческий труд и сократить время контроля.

Как вы создаете технологию поверхностного монтажа?

Чтобы выполнить процесс дома, вам потребуется несколько материалов:

• Печатная плата
• Паяльная паста
• SMD и необходимые компоненты (этот список полностью зависит от того, что проектируется)
• Пистолет для пайки
• Растворитель для очистки

Шаг 1

Нанесите паяльную пасту на контактные площадки для пайки поперек платы. Если на печатной плате нет печатного рисунка, ее необходимо экранировать проводящей дорожкой в ​​соответствии со схемой вашего устройства.

Шаг 2

Разложите компоненты по всем разделам, где они должны быть. Этот шаблон полностью зависит от предполагаемого использования и дизайна продукта.

Шаг 3

С помощью паяльного пистолета нагрейте паяльную пасту на контактной площадке каждого компонента. Может быть полезно использовать пинцет, чтобы удерживать каждый компонент неподвижно.

Шаг 4

Очистите плату от остатков припоя или следов.

Шаг 5

Осмотрите конструкцию на наличие отсутствующих компонентов.

Процесс может показаться простым, но знания о дизайне, необходимые для проектирования печатных плат, огромны. Если вам удастся успешно спроектировать печатную плату, все остальное — лишь небольшая тяжелая работа. Если повезет, у вас будет полезная доска. Я бы лично порекомендовал вам заказывать любые индивидуальные заказы у производителей печатных плат. Поскольку размер компонентов на устройствах SMT ничтожен, идентификационные маркировки могут быть одним из самых сложных фактов для чтения.

Откуда взялся SMT?

Концепция электроники поверхностного монтажа была представлена ​​IBM в 1960-х годах для демонстрации типов малогабаритной электроники для функционального использования. Примерно в то же время европейская компания Philips разработала небольшое кнопочное устройство для наручных часов. Ему потребовалось некоторое время, чтобы взять верх, но к 1986 году он достиг 10% рынка. Первоначально этот метод назывался Planar Mounting, и IBM разработала большинство компонентов, необходимых для этого процесса.

Эволюция от планарного монтажа к поверхностному монтажу происходила в три этапа. Первый этап был между 1970 и 1975. Принятие прототипа IBM в 60-х годах для компьютерных систем космических аппаратов способствовало росту интереса к его разработке.

1970 год стал отправной точкой для достижения цели применения миниатюрной электроники в печатных платах. Одним из самых больших достижений на раннем этапе была замена свинца на безвыводные керамические чип-носители (LCCC). К концу 1975 года SMT широко использовался в гражданских кварцевых электронных часах и электронных калькуляторах.

От 19С 76 по 1985 год SMT прошел вторую основную стадию эволюции. Размер компонентов был значительно уменьшен, что позволило создать многофункциональную электронику. Это позволило SMT широко использоваться в фотографии и радиогарнитурах.

В то же время автоматизация на заводском уровне производства SMT вышла на новый уровень. По мере совершенствования производственного оборудования была заложена основа для еще более быстрого прогресса в развитии SMT.

Каковы области применения SMT?

SMT может и используется для создания сборок устройств, используемых почти во всех электронных устройствах в мире. От цифровых камер и интеллектуальных телевизоров до ноутбуков, настольных компьютеров и смартфонов SMT уступил место плотным печатным платам, что напрямую приводит к улучшению и расширению функциональности.

Каждый раз, когда продукту требуется печатная плата для работы электроники, для ее изготовления используется SMT. Плотность, с которой могут быть размещены компоненты, вне настоящей конкуренции.

Вот несколько продуктов, в которых можно найти печатные платы с обработкой SMT:

• Ноутбуки
• Настольные компьютеры
• Smart TV
• Смартфоны
• Планшеты
• Электронные игрушки
• Робототехника
• Виртуальные гарнитуры
• Смарт-устройства
• Часы
• Камеры

Примеры SMT в реальном мире

В качестве метода производства SMT используется многими различными компаниями. Вы можете найти конечные продукты практически в любом электронном устройстве. Вот краткий список некоторых производителей SMT:

• Giltronics Associates Inc.
• Janco Electronics, Inc.
• Bennett Machine & Stamping Co.
• PGF Technology Group
• RBB Systems, Inc.
• DIGICOM Electronics, Inc. 9 0051
• Группа ММЕ, Inc.
• NAS Electronics
• Advanced Product Design & Mfg
• MH MFG., a SEACOMP Company
• CSI Electronics
• NuWaves Engineering
• Kingston Technologies Inc.
• American Products, Inc.0051
• RPC Electronics, Inc.
• Providence Enterprise USA, Inc.
• LeeMAH Electronics, Inc.
• Electro-Prep, Inc.
• Accelerated Design and Manufacturing, Inc.
• Cir-Q-Tek
• А & M Electronics Inc.
• Pico Electronics, Inc.
• Creative Hi-Tech Limited
• Smart Sourcing, Inc.
• Galaxy Electronics, Inc.

Next Up…

• Кто такой Бобби Мур фи? «Другой» таинственный соучредитель Snapchat
• Что такое дипфейки и каковы риски?
• Температура окружающей среды и ее значение для центров обработки данных

(SMT) Технология поверхностного монтажа: значение, определение и примеры Часто задаваемые вопросы (часто задаваемые вопросы) 

Что означает SMT в технологии?

SMT — это аббревиатура от технологии поверхностного монтажа. Это процесс крепления компонентов к печатным платам. Один из самых интересных фактов об этом заключается в том, что SMT в значительной степени отвечает за увеличение плотности печатных плат в соответствии с законом Мура.

SMT привел к миниатюризации микросхем и компонентов печатных плат. Благодаря более простому и быстрому методу создания сборок электронных компонентов технология смогла как уменьшить размер, так и увеличить мощность. Размеры компонентов были уменьшены настолько, что идентификационные маркировки, ранее нанесенные на печатную плату, были укорочены и размещены на самих компонентах. Это может привести к трудностям при ремонте типов SMA, поскольку идентификационные маркировки могут быть трудночитаемыми из-за размера.

Для чего используется SMT?

SMT — это производственный процесс для размещения всех типов компонентов, необходимых для работы электроники, на печатных платах. Он был использован для замены более старого метода, известного как сквозная технология. SMT привел к значительно меньшим компонентам, двусторонним печатным платам и распространению новых типов технологий. Одним из многих фактов о SMT является то, что он продолжил тенденцию к удвоению плотности компонентов на печатной плате в соответствии с законом Мура после 19 лет.85.

В чем разница между SMD и SMT?

SMT означает технологию поверхностного монтажа и относится ко всему процессу и связанным с ним компонентам, используемым при поверхностном монтаже. SMD означает устройство для поверхностного монтажа. SMD — это компоненты, специально разработанные для поверхностного монтажа на печатных платах электронных устройств.

Что такое SMT в печатных платах?

SMT — это процесс пайки компонентов на контактные площадки SMT или контактные площадки для пайки на печатной плате или печатной плате. Это позволяет наносить паяльную пасту на каждую контактную площадку. Затем необходимые компоненты размещаются в правильных местах вместе с платой.