2. 고효율 고품질화되는 컴포넌트, 모스펫
PC를 구성하는 주요 요소 중 하나인 메인보드는 과거에는 기술적인 어려움으로 적용이 어려웠던 다양한 기술이 접목되며 진화하고 있다. 특히 친환경이 부각되면서 고효율과 절전, 안정성을 위한 새로운 기술들이 PC 컴포넌트에 적용되면서 발열은 줄고 효율과 수명 향상, 안정성은 더욱 개선되고 있다.
메인보드 중에서도 CPU의 안정적인 전원 공급을 담당하는 전원부는 기술력이 중요하게 작용되며, 최근 아날로그 처리 방식에서 디지털 처리 방식을 통해 보다 세밀한 전원 공급과 효율성 개선, 그리고 체계적인 제어가 가능해졌다.
일반적인 메인보드의 전원부
메인보드 전원부는 PWM 컨트롤러와 모스펫 드라이버, 상하단 모스펫, 그리고 초크, 캐패시터, 관련 회로 등을 바탕으로 CPU에 안정적인 전력을 공급한다. 이중에서도 모스펫은 핵심 컴포넌트 중 하나로 알려졌으며 최근까지 다양한 변화가 시도되고 있는 컴포넌트다.
고효율 고품질화되는 컴포넌트, 모스펫
디지털화로 보다 정밀한 제어가 가능한 디지털 PWM 컨트롤러를 기반으로 한 메인보드 전원부가 최근 메인보드의 트렌드로 자리잡고 있는데 여기에 전원부의 핵심 컴포넌트인 모스펫 역시 꾸준하게 진화하고 있다.
모스펫 (Mosfet)은 전류가 CPU에 전달되는 것을 허용 또는 허용하지 않는 스위치 역할을 하며, 이 스위치 기능은 모스펫 드라이버와 PWM 컨트롤러에 의해 제어되며 전원부 전체 설계 중 값비싼 컴포넌트로 알려졌다. (전원부에 대한 자세한 내용은 3 Phase의 진실을 밝힌다! 메인보드 전원부에 대한 모든 것 참고)
모스펫은 일반적으로 모스펫 드라이버와 상하단 모스펫 (메인보드에 따라 모스펫 수는 다르다)을 적용해 전원부를 구성한다.
모스펫 종류는 일반 모스펫으로 불리는 D-Park Mosfet (이하, 기존 모스펫), 그리고 WPAK, PowerPAK로 불리는 Lower RDS(On) Mosfet, 그리고 모스펫과 모스펫 드라이버 IC가 통합된 Driver Mosfet (또는 Dr. MOS) 또는 Power Stage로 불리는 (IR3550 PowIRstage)의 DirectFET의 3종류로 크게 나눌 수 있다.
기존 모스펫 방식에서 최근의 모스펫 방식으로 교체될수록 고효율과 저발열을 구현할 수 있고 대신 가격면에서 불리해진다. 이러한 이유로 저가 및 보급형은 주로 기존 모스펫을 적용하며 메인스트림 이상에서 효율 높은 모스펫을 적용한다.
[싱글 패키지로 진화하는 모스펫]
메인보드 전원부는 PWM 컨트롤러와 모스펫 드라이버, 모스펫, 초크, 캐패시터를 거쳐 CPU에 전원을 공급한다. 그런데 이 과정에서 대부분의 메인보드에 적용된 모스펫 드라이버와 모스펫을 다시 거치는 과정이 포함되기 때문에 전력 낭비가 발생되며 여러 칩으로 구성된 기존 전원부 디자인은 공간 활용이 불리하고 발열도 그만큼 증가한다.
또한 고효율화된 모스펫은 칩의 통합을 위해 보다 미세한 공정을 도입하기 때문에 이를 통해 높은 전류 처리와 전류 손실 감소, 발열 제어가 용이해진다. 최적의 컨트롤, 그리고 고주파 소음 및 과도한 AC 전류 손실 등을 줄일 수 있게 된다. 이에 따라 최근에는 Driver Mosfet (또는 Dr. MOS) 또는 싱글 패키지 디자인의 DirectFET 형태의 모스펫 적용이 점차 확대되고 있는 추세다.
고효율 컴포넌트는 수명 및 발열, 오버클럭 개선
메인보드의 고성능과 고효율을 위해 도입하고 있는 신형 모스펫 등의 고품질 컴포넌트는 기술 발전을 통해 내구성과 신뢰성, 안정성이 개선되고 있다. 최근에는 보급형까지 고품질 컴포넌트를 확대 적용해 보다 안정적인 PC 환경이 만들어져가고 있다.
고품질 컴포넌트는 일반적인 컴포넌트와 비교해 높은 가격을 형성하는 것은 단점으로 지적될 수 있으나 고품질 컴포넌트 도입을 통해 오랫동안 사용할 수 있는 환경을 만들 수 있다.
특히 PC에 사용된 전자 부품은 고온과 과열이 원인이 되어 고장을 일으키는 경우가 대부분이며 잘 만들어진 컴포넌트를 적용하면 그만큼 안정성과 고온 및 과열, 내구성이 향상되므로 부품 수명에 영향을 준다.
전원부는 고성능과 고효율을 위해 높은 페이즈를 적용하는 추세이고 전통적인 모스펫을 이용할 경우 그에 따른 발열의 증가가 이어지며, 여기에 오버클럭까지 적용하면 전원부 발열은 크게 증가한다.
이때 고온과 과열에 보다 유리한 통합형 모스펫을 적용한 메인보드는 고온과 과열로 인한 부품의 내구성 개선 외에도 낮은 온도에서 동작이 가능하기 때문에 오버클럭의 안정성 개선에도 도움이 되며, 오버클럭의 잠재력을 더 이끌어낼 수 있는 가능성이 높아진다. 전통적인 모스펫의 구조로 인한 불안정한 전원 공급 등이 발생할 경우 오버클럭 안정성은 그만큼 낮아진다.
메인보드에 사용된 모스펫 종류
메인보드에 사용되는 모스펫 종류는 앞서 살펴본 것처럼 기존 모스펫과 Low RDS(On) 모스펫, 그리고 통합 형태의 Driver Mosfet (또는 Dr. MOS)와 DirectFET이 주로 사용되며, 디지털 전원부를 제공하는 메인보드가 등장하고 있으나 최근에는 디지털 소자로만 전원부를 구성한 메인보드는 찾아보기 쉽지 않다.
ASUS M3A78-VM (780G)/ MSI B75A-G43 (B75), 일반 모스펫
기존 모스펫은 과거에는 저가부터 고가형까지 사용되었으나 기술 발전에 따라 다양한 모스펫이 등장하면서 최근에는 메인스트림 이상의 제품군에는 주로 통합 형태의 모스펫이 사용된다. 가격 경쟁이 치열한 저가 및 보급형 시장에는 여전히 기존 모스펫이 적용된다.
ASUS MAXIMUS V EXTREME (인텔 Z77), TrenchMOS FET
내구성과 안정성을 기반으로 만들어진 ASUS TUF 시리즈 (ASUS Sabertooth 990FX)와 인텔 Z77 칩셋을 기반으로 만들어진 ASUS MAXIMUS V Extreme 메인보드 등은 TrenchMOS (Trench Gate MOS)를 탑재했으며, 이 모스펫은 기존 모스펫 형태가 유지되나 기존 모스펫보다 크기를 줄여 전원부 공간 활용 개선과 빠른 스위칭, 높은 전력 공급 및 전력 효율, 그리고 고온 등을 견딜 수 있는 모스펫이다.
EVGA P67 FTW (인텔 P67), Low RDS(On) Mosfet
메인스트림 이상이나 고급형 제품에 사용되는 모스펫 중의 하나는 Low RDS(On) 모스펫이다. 최근 등장하는 중고급형 메인보드 대부분이 발열이나 효율 등의 개선을 위해 Low RDS(On) 모스펫을 채용했다. 기가바이트 (GIGABYTE)는 울트라 듀어러블 4 클래식 (Ultra Durable 4 Classic) 기술을 보급형 메인보드로 확대해 Low RDS(On) 모스펫 등을 도입해 보급형 제품의 품질을 높이고 있다.
MSI Z77 MPOWER (인텔 Z77), Dr.MOS (DrMOS)
기가바이트 GA-990FXA-UD7 (AMD 990FX), Driver Mosfet
Dr. MOS (DrMOS) 또는 Driver Mosfet으로 불리는 모스펫도 주로 메인스트림 이상의 제품군에 도입되고 있으며, 이 모스펫은 기존 모스펫과 비교해 모스펫 드라이버 IC와 모스펫이 통합된 형태로 보다 적은 공간을 차지하며, 발열 및 효율이 우수한 것으로 알려졌다. 기가바이 메인보드 일부는 Driver Mosfet인 Vihay Silliconix의 SIC769CD (최대 35A 지원)를 이용하며, 일부 메인보드 제조사는 Renesas의 Dr MOS를 이용하기도 한다.
기가바이트 GA-Z77X-UP4 TH, IR3550 DirectFET
기가바이트 메인보드 중 2012년에 발표한 울트라 듀어러블 5 (Ultra Durable 5) 기술을 탑재한 메인보드에 적용되기 시작한 DirectFET이다. Dr MOS 등과 마찬가지로 모스펫 드라이버 IC와 모스펫이 통합된 형태의 모스펫이며, Dr MOS보다 메인보드 제조사에 보다 최적화된 설계와 제어가 가능해진 것으로 알려졌다.
디지털 전원부 적용된 ABIT AB9 QuadGT, Driver-FET (DrMOS)
디지털 전원부 채용이 늘고 있는 현재 대부분 모스펫이나 초크 구성이 전통적인 전원부 구성을 따르는 메인보드와 달리 일부 메인보드 제조사에서는 디지털화된 소자를 이용해 디지털 전원부를 구성하기도 했다. 2007년 출시된 ABIT AB9 QuadGT가 대표적이며, DFI 등의 제조사에서도 이와 같은 디지털 전원부를 적용한 바 있다. 디지털 전원부에 사용된 모스펫은 Volterra사의 멀티칩으로 Driver-FET 또는 모스펫 드라이버와 모스펫이 통합된 DrMOS다.
