编辑：金杰
博士。版本：2018.07.18
博士。类别：维护指南
本文档内容：主要是蚂蚁矿机L3+的故障排查和算力板测试仪定位。
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一、维护平台要求
1. 恒温烙铁350-450摄氏度，尖头烙铁头适用于rc等小贴片。
2、热风枪进行芯片拆焊，无需长时间加热，防止PCB起泡。
3. APW3电源，12V，最大输出133A，用于测试算力板。
4.万用表、镊子、L3+算力板测试仪（示波器优先）。
5、助焊剂、清洗水、无水酒精；保养后用清洗水清洗残留物及外观。
6、锡磨机、锡网、锡膏；更新时为芯片植入锡。
7. 导热胶，黑色（3461），用于维修后粘合散热片。
您还可以选择蚂蚁L3+维修配件和工具包。维修套装包含维修L3+所需的所有配件和工具，方便快捷。
二. 维护要求
1. 维修人员具有良好的电子知识，1年以上经验，熟练掌握QFN封装和焊接技术。
2、维修后检查两次以上，每次结果都OK！
3. 注意使用的技术，确保更换任何配件后PCB没有明显变形，检查零件是否有缺失/断路/短路。
4、检查维护目标及对应的测试软件参数和算力板测试仪。
5、检查工具和测试仪。
三．原理及结构
● 原理介绍
1、L3+有12个电压域串联，每个域有6颗BM1485芯片，整板有72颗BM1485芯片。
2. BM1485 芯片内置降压二极管，由芯片指定引脚决定。
3. L3+时钟上有25M单晶振荡器，串联并从第一个芯片传递到最后一个芯片。
4. L3+每个芯片背面都有独立的散热片。正面和背面的SMT贴片经过初步测试后用导热胶固定在IC背面。每次维护完成后，必须用黑色导热胶（均匀分布）固定在IC背面。
如果您有一定的维修知识，当您的蚂蚁L3+矿机出现故障时，您可以购买必要的维修工具和配件来自行维修L3+矿机，从而减少矿机故障带来的利润损失。
必要的维修工具及备件：
ANLIXIN-862D拆焊台
蚂蚁矿机 ASIC BM1485 锡工具
锡刮刀
助焊剂焊锡膏
低温锡膏
福禄克 15b+
蚂蚁矿机热固胶
● 重点分析：
1.L3+信号板信号流程图如下：
图 1. 信号流
CLK信号流由Y1 25M晶振产生，从1号芯片传输到72号芯片；待机和运算时电压均为0.9V。TX(CI、CO)信号流，IO口引脚11进，从1号芯片传输到72号芯片；IO线未插时电压为0V，计算时电压为1.8V。
RX(RI、RO)信号流，从72号返回到1号芯片，再从IO口12脚返回到控制板；未插IO信号时电压为1.8V，计算时电压也是1.8V。
B（BI、BO）信号流，从1号芯片到72号芯片降低电平；IO线未插或待机时电压为0V，经计算信号脉冲约为0.3。
RST信号流，IO口引脚15进，从1号芯片传输到72号芯片；IO信号未插或待机时为0V，运算时为1.8V。
2. 下图为L3+算力板正面的关键电路。
1）芯片间测试点（放大后如下）：图2
图2. 芯片间测试点
在维修中，测试芯片间的测试点是最直接的故障定位方法。L3+算力板的排列如下：RST、B0、RI（RX）、C0（TX）、CLK信号。
图3 算力板正面关键电路
2）电压域：整板有12个电压域，每个域有6个芯片。同一电压域的6颗芯片并联供电，然后串联其他电压域。电路结构如下图4：
电压域单片机原理分析（见下图5、图6）：
图 5. BM1485 电路图
图 6. BM1485 芯片引脚
● 以上为BM1485 芯片的引脚功能。
维修时，主要测试芯片正反面十个测试点（正反面各有5个：CLK、CO、RI、BO、RST）；核心电压：LDO-1.8V，PLL-0.9V，DC-DC输出，升压电压14V。
测试方法：
1）不插IO线，只插12V时：DC-DC输出10V左右，升压电压输出14V左右。测试点中CLK必须为0.9V，RI必须为1.8V，其他电压必须为0V；
2）当插上IO线且未按下测试键时，DC-DC和升压电压无电压输出；当按下工具测试键时，PIC开始工作。此时，DC-DC输出工具测试程序设定的电压，升压电压开始工作。然后工具输出WORK，算力板计算后返回nonce。此时各测试点的正常电压应为：
时钟：0.9V
二氧化碳：1.6-1.8V。当工具刚发送 WORK 时，CO 为负极性，因此 DC 电平会降低，瞬态电压约为 1.5V。
RI：1.6-1.8V。在计算过程中，电压异常或电压过低会导致算力板异常或算力为零。BO：无运算时为0V；计算时脉冲节拍为0.1-0.3V。
复位：1.8V。每次按工具测试键时，再次输出复位信号。
当任一测试点状态或电压异常时，根据测试点前后电路推断故障点。
●从上面的列表可以看出：
CLK信号：23脚输入，5脚输出，跨域时，5脚输出，通过100NF电容，进入下一个芯片的23脚。
TX信号：引脚25输入，引脚4输出；
RX信号：Pin 3返回，Pin 26输出；
BO信号：27脚输入，2脚输出；
RST信号：引脚28输入，引脚1输出。
测试芯片各信号电压、CORE电压、LDO-1.8OV、PLL-0.9V等：
CORE：0.8V——一般该电压域的芯片CORE短路会导致该电压异常。
LDO-1.8O：1.8V — 该芯片LDO-1.8O短路或开路会导致该电压异常。
PLL-0.9: 0.8V — PLL-09V 该电压域的芯片电源短路会导致该电压异常。
3）根据工具打印窗口信息判断算力板运行情况、芯片算力、热感等。
3. IO口：IO由2X9间距2.0 PHSD 90°双列直插封装组成。各引脚定义如下图8：
图 8. IO 口各引脚定义
如上图所示：
引脚 1、2、9、10、13 和 14：GND。
Pin 3和4（SDA、SCL）：DC-DC PIC的I2C总线线，连接控制板与PIC通信；通过该控制板可以读写PIC数据，从而控制算力板的运行状态。
Pin 5（PLUG0）：算力板识别信号，该信号通过算力板将10K电阻拉升至3.3V，
所以当IO信号插入时该引脚为高电平。
引脚 6、7 和 8（A2、A1、A0）：PIC 地址信号。
11、12脚（TXD、RXD）：算力板3.3端算力通道，通过电阻分压变为TX（CO）、RX（RI）信号；所有IO口引脚端电平为3.3V，经过电阻分压变为1.8V。
15脚（RST）：复位信号3.3V端，经电阻分压变为1.8V RST复位信号
16脚（D3V3）：算力板3.3V电源，该3.3V由控制板供电，主要为PIC提供工作电压
TX_IN电压为1.8V
RST_IN电压为1.8V
4. 14V升压电路：
负责将DC-DC（10-10.4V）升压到14V，原理是通过U111 RT8537开关电源将10V升压到14V，U111产生的开关信号通过L1电感储存能量，然后D100升压整流二极管对C1072进行充放电，从而得到C1072正极的14V电压。见图11和图12：
图 11. 14V 升压原理图
图 12. 14V 升压 PCB 图
注：升压电路电压异常往往会导致算力板后4个电压域的LDO损坏，也容易造成芯片损坏。而升压电压异常往往是由于U111、R996、R997氧化造成的。
5. DC-PIC：由PIC16(L)F1704组成。如图13和图14所示，该设备存储了芯片频率信息和算力板的电压值，通过这些信息我们可以控制算力板的DC-DC输出电压。
图 13.PIC 原理图
6、DC-DC电路：由LM27402SQ和CMOS管TPHR9003NL组成。参见下图15和图16：
图 15. DC-DC 原理图
图 16. DC-DC 电路
DC-DC输出电压测试点为电容C948两端
当DC-DC电压异常时，首先通过工具打印信息检查PIC电压值与DC-DC输出电压的一致性；如果不一致，更换LM27402SQ周围的小电容；
若DC-DC无输出，检查R13、R14的EN电压是否为1V左右，R11的电压是否为12V，PIC工作是否正常，或PIC能否正常接收控制板的12C信号。
7. 1.8V-LDO：由1.8VLDO SPX5205M5_L_1_8组成。
见下图：
SPX5205M5，引脚 1 和 3 输入，引脚 5 1.8V 输出
PLL-0.9V电压来自LOD-1.8，通过两个电阻分压。
8.温度传感器电路：
温度传感器芯片由传感器IC组成，通过BM1485的6、7脚，采集BM1485内置温度传感器，最后通过BM1485的15、16脚，通过RI返回到控制板的FPGA 。原理如图21：
图 21. 温度传感器示意图
四．维修流程
● 样品：
1.定期检查：观察目标板是否有散热片移位、变形或烧毁的情况？此类问题优先，维修后将其取下，洗掉胶水，重新涂胶即可解决移位问题。
如果没有问题，再检查各个电压域的阻抗，看看是否有短路/断路的情况，然后优先处理。
检查各域是否达到0.8V且电压差不大于0.05V。电压过高或过低表明邻近区域存在异常。
2、定期检查后（其中必须进行短路检查，以免通电时烧毁芯片或其他配件），用测试盒对芯片进行检查，根据检查结果进行判断和定位。
3. 根据测试盒结果，检查故障芯片的测试点（CLK IN OUT/TX IN OUT/RX IN OUT/B IN OUT/RST IN OUT），并
VDD、VDD0V8、VDD1V8 等
4、然后根据信号流向，除RX外，反向传输（72号到1号），CLK、C0、B0、RST信号正向传输（1号到72号），因此可以通过电源序列来识别异常情况。
5、找到故障芯片后，重新焊接芯片：在芯片周围添加助焊剂，将芯片引脚加热至溶解状态，轻移并按压芯片；将芯片引脚和焊盘重新打磨，完成。
请注意，如果重新焊接没有帮助，则应直接更换芯片。
6. 用测试盒在固定算力板上运行两次。测试时机：第一次应在更换配件后，板子冷却后进行。第二次应该在几分钟内完成，并且电路板完全冷却。两次测试之间的间隙不会影响工作。把修好的板放在一边，继续另一块，然后回到第一块和固定的第二块。
7. 记录维护后的故障类型，尤其是故障类型。型号、位置和原因。这将进一步改善对生产、CS 和研发的反馈。
8、登录后进行正式烧机。
五、故障类型
典型故障：
1、多个电压域之间的阻抗不平衡：当某些域的阻抗偏离正常时，异常域可能包括开路/短路。最有可能的是芯片的原因。但每个电压域有3个芯片；问题可能仅出在其中之一。检查并比较芯片上各测试点的接地阻抗，找到异常点，从而定位问题芯片。
短路：将同电压域芯片上的散热片拆下，观察芯片引脚是否存在桥接问题。如果通过观察找不到短路点，可采用电阻率法或截取法找到。
2、 域间电压不平衡：电压过高或过低表明异常域或邻近域的IO信号故障。这会导致下一个域显示异常状态，然后：电压不平衡。检查测试点的信号和电压，找出异常点。有些情况可能需要您比较多个测试点之间的阻抗以发现异常情况。
特别注意：CLK信号和RST信号——这两个信号的异常最常导致电压不平衡。
3、缺失芯片：缺失芯片是指在进行测试盒检查时，无法找到全部72个芯片，而只是找到其中的一部分。实际缺失（无法通过检查找到）的异常芯片并不在所示位置。需要通过测试来查明异常芯片。
可以通过拦截TX来进行精确定位。将某个芯片的 TX 信号转过地，如设置 50 号芯片的 TX 输出过地后，之前所有芯片均正常，则测试盒应显示 50 号芯片。 50号之前存在异常；如果是，则异常芯片在第 50 号之后。重复此操作，直到找到异常芯片。
4. 损坏的链接：
断开的链接类似于丢失的芯片。不同的是，并不是所有丢失的芯片都异常，而是只有一个芯片异常导致后面的芯片失效。例如，某个芯片可以工作，但它不传输来自其他芯片的信息；这个信号链就会在这里被破坏——这就是所谓的断链。
测试盒能够显示损坏的链接。如：检查芯片时，测试盒报告只有14个芯片；测试盒只有检测到预设数量的芯片后才能开始运行，因此只显示检测到的芯片数量。根据数字“14”，检查14号芯片前后测试点的电压和阻抗，可以帮助您定位问题。
5.禁止跑步：
不运行表示测试盒检测不到算力板芯片信息，显示“无算力板”；这是最常见的问题，
1）某个电压域的电压异常：检查多个域之间的电压，以定位问题。
2）芯片异常：检查测试点之间的信号，以定位异常。
CLK信号：0.9V，信号来自1号芯片到72号芯片。但当前版本仅提供1个晶振，LCK异常导致后续所有信号显示异常。按照信号传输的顺序找到目标。
TX信号：1.8V，该信号来自1号芯片，01…72，当某个点出现异常时，通过二分法查找之前的信号。
RX信号：1.8V，该信号从No.72…1返回，通过检查信号方向来确定故障原因。当S7、S9算力板不运行时，该信号优先，请先检查。
BO信号：0V，该信号表示正常状态下芯片检测到Ri返回信号时可以拉至高电平，否则应为低电平。
RST信号：1.8V，当板子上电并插入IO信号时，该信号将从01…72传输到最后一个芯片。
3）由某芯片VDD引起
检查多个域之间的PD（电位差）。正常情况下，当VDD电压为0.8V，其他电压域各测试点电压也为0.8V时，多域之间的平衡得到保证。
4）某芯片VDD1V8电压异常
检查电压域的测试点，判断某个VDD1V8是否正常。一般来说，IO电压决定了测试点的电压。所以当IO电压为1.8V时，测试点的正常电压为1.8V。
5）Buck、Boost电路异常引起
检查C948电容输出两端（左上）电压是否在10V～10.4V之间。不在范围内的用户可能需要重新升级到 U3 PIC；确保PIC电压正常，检查U111是否有14V输出；还要检查未检查的外围部件和U111本身。
6.低哈希值：
低哈希可以分为：
1）由于Nonce不足和哈希值低，测试框显示NG。串行端口显示有关每个芯片返回的随机数数量的信息。一般情况下，如果nonce数低于预设值，则应查找芯片故障。如果不是焊接不良或外围原因，则只需更换芯片即可。
2）测试盒状态正常，但安装后哈希值较低。这通常是由于芯片冷却不良造成的。特别注意散热片的涂胶，以及一般的通风。另一个原因可能是某个芯片的电压很关键，安装后12V电源与测试电源不同，从而导致测试哈希与实际运行哈希的差异。调低并使用测试盒进行测试，尤其是。采用直流可调12V电源。找到返回最小随机数的电压域。
7.某芯片NG ：
指用测试盒测试时，端口信息显示某芯片返回的nonce不足或为零。如果不是焊接不良或外围原因，更换芯片即可。
● 维护注意事项
1、操作人员应熟悉各测试点的功能、流向、正常电压和接地阻抗值。
2、操作人员应熟悉芯片焊接，以免PCB起泡、变形或引脚损坏。
3、BM1485芯片采用双面14脚封装。焊接时请注意极性和坐标。
4、更换芯片时，请将芯片上的导热胶全部清理干净，避免IC焊接不良或散热不良（造成芯片二次损坏）。
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