안정성과 친환경을 고려한 메인보드 PCB 설계 변화
최근 지구 온난화를 비롯한 환경오염은 지구 곳곳에 자연 재해를 발생시키는 등 우려의 목소리가 높아지고 있으며, 온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소 배출을 줄이려는 친환경에 대한 관심도 높아지고 있다.
PC 역시 소형화와 더불어 저전력이 트렌드로 자리잡아가고 있으며, 저전력 트렌드는 그린 PC의 등장을 가져왔고 이는 궁극적으로 PC 사용에 따른 전력을 줄여 이산화탄소 배출 등을 줄이는데 그 목적이 있다.
삼성전자의 90년 대 그린 컴퓨터 광고 (절전기능 탑재 486)
데스크탑 PC 환경에서도 일찍부터 지구의 환경오염을 줄이려는 목적으로 CPU와 GPU 등에 절전기술이 도입되었고 노트북 역시 절전기술을 통해 배터리 사용량을 늘리고 전력 소모를 줄이는데 힘써왔다.
삼성전자를 비롯한 국내 PC 제조사에서도 전기를 효율적으로 활용하는 그린 PC 컨셉 (삼성전자의 하이버네이션 기능은 정전이 되어도 작업 상태를 그대로 저장해 전원이 다시 들어오면 그 상태로 바로 작업이 가능)을 내세워 1990년대 중후반에 인기를 얻은 바 있다.
2 Oz Copper PCB, 2008년을 기점으로 일반에 알려져
PC 환경에서 친환경 시도는 CPU와 GPU의 미세공정과 함께 절전기술의 도입, 그리고 메인보드 제조사의 납과 같은 환경오염 및 인체에 유해한 물질의 사용을 제한하는 등과 같은 일련의 작업을 통해 오랫동안 이루어져 왔다.
메인보드 설계에는 2Oz Copper PCB (여기에서 Oz는 온스로 PCB에 사용된 구리의 무게 단위)를 비롯한 기술과 고효율 부품을 바탕으로 절전기술 개발, 그리고 이들을 바탕으로 안정성을 높이고 저전력을 구현했다.
기가바이트는 2008년부터 자사 메인보드에 2 Oz Copper PCB 적용 시작
2 Oz Copper PCB는 2008년 기가바이트가 CPU 속도 증가에 따라 발생되는 전자파 감소와 전력 효율 등을 개선하기 위해 도입한 울트라 듀어러블 3 (Ultra Durable 3, 2 Oz Copper PCB, 일제 솔리드 캐패시터, Lower RDS(On) Mosfet, Ferrite Core Choke) 기술을 공개하면서 일반에 알려지기 시작했다.
2 Oz Copper PCB 구조와 적용의 이점
일반적으로 PCB에 사용되는 단위는 온스 (Oz, Ounce)로 알려져 있으며, 이 단위는 중량 또는 액량을 나타낸다. 기가바이트나 여타의 메인보드 제조사가 메인보드에 적용했다고 소개하는 1 Oz 또는 2 Oz는 1스퀘어 평방피트 (30.48cm x 30.48cm, 12 inch x 12 inch) PCB 레이어 당 사용된 구리의 무게다.
0.5 Oz는 0.0175mm (17.5㎛, 마이크로 미터), 1 Oz는 0.035mm (35㎛), 2 Oz는 0.070mm (70㎛)의 두께, 1 Oz = 28.3495g = 0.0625 b (파운드) = 29.5ml (밀리리터)로 환산할 수 있으며, 2 Oz는 이의 2배로 약 56.7g의 무게로 표시된다.
온스 (Oz) 단위를 사용하는 PCB
PCB 전문 제조업체인 한남정밀에 따르면 PCB의 단위인 온스는 단위 숫자가 높아질수록 즉, 1 Oz PCB보다 두꺼운 2 Oz PCB가 적용될 때 회로의 두께도 두꺼워지며, 다른 전기가 흐르지 않는 회로도 10mil (0.25mm) 이상으로 설계해야 한다고 밝혔다.
이의 이유에 대해 2 온스 (2 Oz)의 PCB를 만들기 위해서는 장시간 에칭 (Etching, 반도체 표면의 부분을 산 등을 이용해 부식시켜 소거하는 방법으로 반도체의 미세패턴을 만들 때도 사용, 반도체 집적회로의 제조공정에 쓰인다)을 진행해야 하고 이 때 회로폭이 얇은 회로가 함께 있으면 회로 측면에 부식액이 불가피하게 침투해 회로가 좁아지고 망가질 위험이 커지는 등 제조상의 어려움이 있다고 밝혔다.
이는 PCB 설계의 복잡성 증가와 이에 따른 비용의 상승을 의미하며, 2 온스 적용시 더 많은 전력 공급 및 전력소비 감소, PCB 노이즈를 줄이고 전기적 안정성을 높여 이하의 PCB보다 안정적인 시스템을 구축할 수 있다는 것을 말해준다.
또한 2 온스 기술을 적용하게 되면 1온스나 그 이하의 온스를 이용한 PCB와 비교해 전기적 안정성과 두꺼워진 회로 구성 등으로 PCB의 수명을 늘릴 수 있다. 물론 PC 부품의 기술 발전이 가속화되어 PC 교체 주기가 짧아진 현재는 오랫동안 같은 PC를 사용하지 않는 다면 2온스 구리 PCB의 오랜 수명의 장점은 부각되기 어려워 보인다.
PCB에서 가장 두꺼운 회로의 PCB는 2 온스 (Oz)이며, 일반 디지털 PCB는 하프 (0.5) 온스, 회로가 아주 가늘지 않은 대부분은 1 온스가 사용된다.
1 Oz Copper PCB와 2 Oz Copper PCB의 휨정도 비교
보드나라는 2008년 울트라 듀어러블 3 기술이 적용된 기가바이트 GA-EP45-UD3 시리즈를 소개할 당시 1 Oz Copper PCB와 2 Oz Copper PCB의 차이를 설명했으며, 메인보드에 적용된 1 Oz와 2 Oz 구리 PCB의 실물로 휨정도를 소개했다. 1 Oz PCB와 비교해 2 Oz PCB는 절반 정도 휘어지는 것을 확인한 바 있다. (기가바이트 GA-EP45-UD3 시리즈 기사 참조)
2 Oz Copper PCB를 적용한 기가바이트 울트라 듀어러블 5
기가바이트는 울트라 듀어러블 5 기술을 소개하면서 2 온스 (Oz) 구리 PCB를 적용했고 PCB 단면도를 통해 앞서 소개한 온스 적용에 따른 구조 역시 소개했다. PCB는 보통 4 레이어 (Layer)가 많이 사용되었고 고급형으로 갈수록 6 레이어 또는 8 레이어까지 사용해 안정성과 더 많은 전력 공급과 전기적 안성성을 확보한다.
기가바이트가 소개한 2 온스 (Oz) 구리 PCB의 장점
2 온스 구리 PCB의 적용은 전기 저항을 줄여 더 많은 전력의 안정적인 공급과 전기적 안정성 확보를 통해 시스템의 안정성을 높여주는 역할을 한다.
기가바이트는 2 온구 구리 PCB 사용에 대해 전기적 효율성 개선, 그리고 전자파 감소, ESD 프로텍션, 임피던스 (Impedance, 교류 회로의 저항성분을 총칭, PCB가 실제로 전자기기에 사용되면 부품간, 부품과 커넥터간 신호전송이 일어나고 신호가 고속으로 전송되면 특성 임피던스 (배선의 단위길이 당 임피던스)가 중요한 팩터로 작용, 특성 임피던스와 부품의 임피던스가 정합되지 않으면 신호가 반사되어 잡음이 증가되고 신호전송이 지연되는 문제가 발생) 감소, 더 나은 오버클럭킹과 낮은 온도를 장점으로 들었다.
2Oz Copper PCB 적용 제조사 및 메인보드
2 Oz Copper PCB는 기가바이트가 2008년 자사의 메인보드에 도입한 이후 일반 사용자들에게 널리 알려지기 시작했고 이후 ASUS와 ASRock 등의 메인보드 제조사에서도 이를 도입하기 시작했다. 현재 ASUS, ASRock, Biostar, 기가바이트를 비롯한 주요 메인보드 제조사들이 이를 적용하고 있다.
기가바이트 2 Oz Copper PCB 메인보드 (울트라 듀어러블 3 이상)
기가바이트는 2 Oz Copper PCB를 현재 최신 인텔 Z77 칩셋 기반 메인보드 (GIGABYTE Z77X-UD3H 등)나 AMD 990FX 칩셋 메인보드 등 인텔과 AMD 플랫폼 기반에 적용하고 있다.
박스 로고나 웹 페이지 정보를 통해 이를 확인할 수 있으며, 울트라 듀어러블 3 기술 이상 (Ultra Durable 4 Classic은 제외)을 지원할 경우 이를 지원한다. 기가바이트의 2 Oz Copper PCB 적용 메인보드는 2x Copper PCB 시리즈 메인보드에서 확인할 수 있다.
ASUS 2 Oz Copper PCB 메인보드
ASUS 역시 기가바이트가 울트라 듀어러블 3 기술을 통해 2 Oz Copper PCB를 적용한 비슷한 시기에 2 Oz Copper PCB를 지원하는 인텔 플랫폼 기반 ASUS P5P43TD Pro와 P5P43TD, AMD 플랫폼 기반 ASUS M4A77TD Pro 등의 메인보드를 공개한 바 있다.
최근에는 2 Oz Copper PCB 지원에 대해 메인보드에 직접 프린팅하지 않고 홈페이지 등에도 언급이 이루어지지 않아 지원 여부를 확인하기 어려우나 다른 제조사처럼 고급형 위주로 적용될 것으로 예상된다.
ASRocK 2 Oz Copper PCB 메인보드
ASRock은 현재는 주로 고급형 메인보드 위주로 2 Oz Copper PCB가 적용되고 있다. ASRock Fatal1ty X79 Professional, ASRock X79 Extreme 7, ASRock X79 Extreme 9, ASRock X79 Extreme 11 등이 이를 지원하는 것으로 알려졌다.
BIOSTAR 2 Oz Copper PCB 메인보드
바이오스타 (Biostar)에도 2 Oz Copper PCB를 적용한 메인보드가 있으며, TPower X79 Ver. 5.x가 그 제품이다. 인텔 하이엔드 플랫폼 지원 X79 칩셋 기반 메인보드인 TPower X79 Ver. 5.x는 8 레이어 PCB와 2 Oz Copper가 PCB에 적용되었다.
2 Oz Copper PCB, 전력 효율과 안정성을 높이기 위해 적용
저전력, 그린 PC가 등장하고 친환경 녹색성장을 기치로 하는 정부의 정책이 도입되고 있는 가운데 친환경은 이제 어디서나 쉽게 찾아볼 수 있을 만큼 가까이 다가와있다.
PC 환경에서는 저전력과 소형화 트렌드로 PC는 작아지면서도 고성능을 낼 수 있으며, 절전기술 등을 통해 저전력 구현이 가능해졌고 앞으로도 지속적인 발전이 예상된다.
PC의 중심을 이루는 메인보드 설계에도 2 Oz Copper PCB 지원이 활발하게 적용되고 있으며, 전력 효율과 안정성을 높이기 위해 적용되는 이 기술은 2008년부터 자사의 메인보드에 소개한 기가바이트가 다른 제조사보다 2 Oz 지원에 적극적인 모습이다.
2 Oz Copper PCB에 대해 전기적 효율성 및 안정성 개선, 전자파와 ESD 프로텍션, 임피던스 감소, 더 개선된 오버클럭과 낮은 온도 역시 장점으로 소개하고 있다. 오버클럭이나 온도는 1 Oz로 구성된 PCB 역시 고효율 부품과 전원부 설계가 잘 이루어지면 향상될 여지가 있고 이들에 대해서는 경쟁사에서도 문제를 제기했던 만큼 2 Oz 적용과의 인과관계를 설명하기는 어려워 보인다.
메인보드의 전력 효율과 전기적 안정성을 바탕으로 시스템의 안정성을 높여줄 수 있으며, 2 Oz 이하 PCB 설계와 구조에 따른 차이로 오랜 수명을 제공할 수 있는 2 Oz Copper PCB 도입은 PCB 설계의 복잡성과 이에 따른 비용 상승 문제도 갖고 있다.
따라서 메인보드 제조사가 말하고 있는 것처럼 2Oz Copper PCB 적용만이 전기적 안정성이나 높은 효율을 대변하고 있지는 않으며, 고효율 부품과 절전기술 개발을 비롯한 여러 가지 메인보드 설계 기술이 바탕이 되어야 좋은 메인보드가 만들어진다. 사용자는 이를 잘 파악하고 자신에게 필요한 기능과 확장성 등 전반을 비교한 후 이를 바탕으로 제품을 선택하는 지혜가 필요하다. |
