О проверке памяти GDDR5 на видеокартах

На рынке б/у видеокарт в настоящее время имеется множество заманчивых предложений с моделями, выпускавшимися преимущественно во второй декаде этого века. Видеокарты с памятью GDDR5 имеют неплохую производительность и до сих пор способны выполнять большинство задач, для которых они создавались.

К сожалению, в связи с неумолимым ходом времени, во многих старых адаптерах появляются неисправности, связанные с выходом из строя микросхем памяти. Их могут вызвать такие неблагоприятные факторы:

• несовершенство конструкции видеокарты и связанное с этим плохое охлаждение чипов памяти;
  
• перегрев компонентов в ходе повседневной эксплуатации, при безумном майнинге, несвоевременной чистке, использовании несоответсnвующих прокладок/плохой или засохшей термопасты;
  
• плохая конструкция/некачественная сборка — неравномерное давление системы охлаждения на BGA-микросхемы из-за которого происходит деформация/потеря контактов контактных шаров (отвал). Очень часто такое происходит при установке на печатную плату массивного радиатора, криво закрепленного несколькими винтами. Из-за этого со временем практически гарантировано отставание от контактных площадок печатной платы/деформация/растрескивание некоторых BGA-шаров (отвал чипа), что приводит к появлению артефактов/ошибке с кодом 43 в диспетчере устройств Windows и другим проблемам;
  

• неисправные/несовершенные цепи питания VRAM (например, экономия на фильтрующих элементах, когда вместо трех керамических конденсаторов устанавливают один);
  
• сбитые элементы. Обычно это маленькие резисторы и конденсаторы, которые очень тяжело увидеть невооруженным глазом, но очень легко сбить при установке/снятии адаптера из-за соскальзывания отвертки, падения устройства, при неквалифицированном ремонте и т.д.
  

При поиске причин неисправностей проблемных видеокарт часто используются программные комплексы MATS-MODS (для Nvidia) и Tserver (AMD).

Коды ошибок, которые выдают диагностические программы MATS-MODS и их возможная причина:

Они позволяют достаточно точно определить сбойный канал памяти, причиной неисправности которого может быть:

• несоответствие номинала питающего напряжения VRAM;
  
• неисправность контроллера памяти GPU;
  
• неисправность чипов памяти из-за деградации/перегрева;
  
• потеря контактов по дифференциальным парам, по которым производится обмен;
  
• сбой/прошивка неправильного BIOS (предназначенного для микросхем памяти другого производителя или с некорректно модифицированными таймингами и т. д.);
  
• сбитые/неверно установленные элементы страпов памяти (для видеокарт Nvidia).
  

При проверке цепей питания микросхем памяти типа GDDR5 необходимо:

• знать назначение BGA-контактов чипов памяти;
  
• найти контроллеры, отвечающие за формирование питающих напряжений микросхем памяти и разобраться с тем, как они работают;
  
• с помощью осциллографа проверить соответствие частоты, форму импульсов на выходе ШИМ-контроллера, корректность выходного вольтажа, уровень пульсаций в простое и при максимальной нагрузке на VRAM.
  

Назначение контактов GDDR5-памяти (всего 170 BGA-шаров) у всех производителей стандартизовано.

Контакты микросхемы GDDR5-памяти (вид на чип сверху, соответствует контактным площадкам печатной платы видеокарты):

Питание на микросхемы GDDR5-памяти подается по двум линиям, несоответствие напряжений по которым может приводит к появлению ошибок/артефактам:

• Vddq — VDD и VDDQ power supply номиналом 1.6V/1.55V/1.5V ±3% и 1.35V ±3% с малым уровнем пульсаций. Формируется одной-двумя фазами питания из +12VDC понижающим ШИМ-преобразователем:
  

Типовая схема включения ШИМ-преобразователя RT8120, часто используемого в цепях питания памяти GDDR5:

• Vref (периферийное) — напряжение Reference voltage for data (VREFD) и Reference voltage for control and address (VREFC) номиналом 0.8-1.4V. Формируется из основного питания памяти транзистором с резисторным делителем напряжения, либо отдельным преобразователем:
  

• VSS и VSSQ — контактные площадки Ground и DQ Ground системы питания памяти:
  

Контакты питания чипов памяти многократно дублируются, поэтому наличие проблем по некоторым из них не существенно.

Линии адресации, синхронизации, обмена данными, коррекции ошибок и другие не дублируются, поэтому нарушение прохождения сигнала по ним (серые пятаки, повреждение шаров) чревато появлением серьезных проблем, решение которых, причем нестопроцентное — реболлинг.

Обмен данными в GDDR5 SGRAM производится по дифференциальным парам, которые можно проверить в режиме проверки диодов.

Падение напряжения по всем дифпарам должно быть одинаковое, не должно быть обрывов или КЗ:

Сопротивление по линиям питания памяти на плате видеокарты может быть от десятков до сотен Ом (в зависимости от производителя). При проверке сопротивлений на плате со снятыми чипами памяти между контактами питания и GND должно быть сопротивление порядка 10 Kohms.

При выявлении неиспраного чипа памяти его нужно заменить на такой же или аналог с подходящим быстродействием (например, вместо чипа, работающего со скоростью 7GB/s не стоит ставить более медленную микросхему со скоростью обмена в 5GB/s).

Таблица со спецификациями различных микросхем GDDR5-памяти производства Micron, Samsung и Hynix:

При замене памяти типа GDDR5X лучше всего использовать чипы производства Micron с маркировкой D9VRK (MT58K256M321JA-120:A).

Чипы памяти производства Micron с маркировкой D9VVR (MT51J256M32HF-80:B) хорошо работают вместо D9TCB (MT51J256M32HF-80:A).

Микросхемы GDDR5-памяти, работающие со скоростью 8Gbits/s — самые лучшие, их можно использовать для замены других, более медленных чипов. Быстродействие микросхемы памяти можно определить по ее маркировке, например, для Micron следует обращать внимание на цифровую кодировку Speed, чем она больше, тем лучше:

Маркировка чипов GDDR5-памяти, часто использующихся на видеокартах Nvidia и AMD:

Производитель Micron:

• Micron GDDR5 MT51J256M32HF-80:A (2000MHz) D9TCB — на Nvidia GeForce GTX 1070/1070 Ti;
  
• Micron MT51J256M32HF-80:B (2000MHz) D9VVR — на AMD Radeon RX 580;
  
• Micron MT51J256M32HF-70:? (1750MHz) D9SSX — на AMD Radeon RX 470;
  
• Micron MT51J256M32HF-70:B (1750MHz) D9VVQ — на AMD Radeon RX 580;
  
• Micron MT51J256M32HF-70:A (1750MHz) D9SXD, D9TRV — на AMD Radeon RX 460;
  
• Micron MT51J256M32HF-60:A (1500MHz) D9SXC, Micron MT51K128M32HF-60 N:B D9XDL — на AMD Radeon RX 570;
  
• Micron MT51K256M32HF-60 N:B (1500MHz) D9VVW, Micron MT51J256M32HF-60S:A (1500MHz) D9TRZ.
  

GDDR5-чипы производства Samsung:

• K4G80325FC-HC22 8 Gb 256M x 32 8.0 Gbps;
  
• K4G80325FC-HC25 8 Gb 256M x 32 8.0 Gbps;
  
• K4G41325FE-HC25 4 Gb 128M x 32 8.0 Gbps;
  
• K4G41325FE-HC28 4 Gb 128M x 32 7.0 Gbps;
  
• K4G80325FB-HC22 8 Gb 256M x 32 9.0 Gbps;
  
• K4G80325FB-HC25 8 Gb 256M x 32 8.0 Gbps;
  
• K4G80325FB-HC28 8 Gb 256M x 32 7.0 Gbps.
  

GDDR5-чипы производства SK Hynix:

8Gb — 256Mx32

• 8.0Gbps — H5GC8H24AJR-R4C;
  
• 7.0Gbps — 8.0Gbps — H5GC8H24AJR-R2C;
  
• 6.0Gbps — 7.0Gbps — H5GC8H24AJR-R0C.
  
• 1GB Density chips:
  
  7 — 8 Gbps — H5GQ8H24MJR-R4C;
  
• 7-8 Gbps — H5GC8H24MJR-R0C;
  
• 5-6 Gbps — H5GC8H24MJR-T2C.
  

4Gb 128Mx32

• 8 Gbps — H5GQ4H24AJR-R4C;
  
• 6-7Gbps — H5GC4H24AJR-R0C;
  
• 5-6Gbps — H5GC4H24AJR-T2C.
  
  
  

GDDR5-чипы производства Elpida:

W4032BABG-70 — 7.0Gbps
— 60: 6.0Gbps
— 70: 7.0Gbps

Последовательность инициализации GDDR5-памяти (согласно документации Hynix):

GDDR5 SGRAM Power‐up инициализация:

Справочная информация по взаимозаменямым Mosfet-ам/Drmos:

• SiC653A = SiC654A;
  
• NCP5369 = FDMF6823C = SiC780 = R2J20658;
  
• APW8805A = uP1728Q;
  
• 5V HDMI регулятор ELM = APL3511 = GS7612;
  
• GS9230=HS9238=APW8713A;
  
• SIC788A=FDMF6823F=AOZ5036QI;
  
• GS9238 = APW8713;
  
• GS9216 = GS9219;
  
• GS7256 = GS7250 = APW8122;
  
• SIC632 (pin 31 10k resistor) = FDMF3035 = BkU0 = AL00;
  
• UP1666Q = RT8816A/B;
  
• MP1475 = RT7296F;
  
• IR3553 (40A) = IR3550/IR3551 (50A);
  
• BLN0 = AOZ5311NQI (55A);
  
• BKU0 = AOZ5312UQI (60A);
  
• AL00 = AOZ5332QI (50A);
  
• ALNB = AOZ2261NQI;
  
• NCP302045 (45A) ≤ NCP302150 (50A) = SIC632A (50A) = FDMF3035 (50A) ≤ NCP302155 (55A).