蚂蚁矿机S17+算力板维修指南
版本日期: 2019-11-25
文件类别： 维护计划
本手册内容：介绍S17+算力板如何排查故障以及如何使用算力板测试仪准确定位。
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一、维护平台/工具准备
1、平台要求：胶板维修工作台（工作台需接地）、防静电手腕带并接地。
2、恒温烙铁（350-360℃），烙铁头用于焊接贴片电阻、电容等小贴片；热风枪、BGA返修台，用于芯片/BGA拆卸和焊接；万用表、焊接钢针和热缩管，方便测量（推荐使用Fluke 15b+）；示波器（推荐安捷伦）
3、测试工具要求：APW9+算力板供电电源及电源转接线；1040 S17+控制板、算力板测试治具。
4、维修辅助材料/工具要求：低温锡膏Alpha OM550、助焊剂、清洗面板水、无水酒精；清洗面板水用于清理维修后的焊锡残留物；导热膏用于维修后涂抹在芯片/散热片上（部分型号需要导热膏）；植锡钢网、植球钢网、焊锡丝、焊球（球径建议0.4mm）；更换新芯片时，需要先在芯片引脚和BSM表面植锡，然后再焊接到算力板上。
5、常用维修备件材料需求：0402电阻（0R、33R、1K、4.7K、）；0201电阻（0R）、0402电容（0.1uf、1uf）
二. 操作要求
1、维修人员必须具备一定的电子知识，一年以上维修经验，精通BGA/QFN/LGA封装焊接技术。
2、修复后的算力板必须测试两次以上，否则视为拒收。
3、更换芯片时请注意操作方法。更换任何配件后PCB板不应有明显变形。检查更换部件及周围是否有断路、短路、缺件等情况。
4、检查工具，确认测试治具是否能正常工作，确定维修站的测试软件参数、测试治具的版本等。
5、维修更换芯片测试通过后，需要对芯片进行全片检查，然后再进行功能测试。功能测试应确保双面散热器焊接良好且冷却风扇全速运转。使用机箱散热功能时，必须同时放置3块算力板，形成风道。生产的单面测试还必须保证风道的形成（重要）。
6. 测量信号时，使用两个风扇辅助散热，风扇保持全速运转（建议使用激光转速计测试风扇转速）。
7. 算力板正面和背面，钢挡风玻璃承受21V电压。测量和维护时，请保持维护台清洁和绝缘，以免维护时发生短路。
8、更换新芯片时，在引脚和BSM表面涂上锡膏，确保芯片在焊接到PCBA上进行预镀锡后进行维护。
9、维护端灯具采用Repair_Mode模式，config配置文件在非扫描模式下测试。测试合格后，生产端从试件开始生产线；售后端正常安装老化（同级安装）。测试配置文件可以从TE获取。
三．算力板测试仪的制作及注意事项
算力板测试仪的配套夹具应满足算力板的散热要求，并便于信号的测量。
1. 校准算力板测试仪。
2、使用测试治具SD卡刷写程序更新控制板FPGA。解压后复制到SD卡并将卡插入夹具卡槽。上电约1分钟，等待控制板指示灯闪烁3次，即可完成更新。
图3-1
图3-2
3、按照要求制作测试SD卡。单面散热片使用刷之前的文件制作SD卡；双面散热片使用刷完后的文件制作SD卡。
图3-3
4、生产端的双面测试需要扫码枪和串口工具。详细内容请参考测试流程文件。
5、售后端和外包维护方不需要使用扫码方式（算力板测试仪SD卡配置文件需要更改，可将需求提交给TE，TE将测试config配置文件是否算力板测试仪）。
四．原理概述
1、S17+算力板工作结构：
算力板由65颗BM1397芯片 组成，分为13组，每组由5颗IC组成；S17算力板使用的BM1397芯片工作电压为1.5V；升压电路U6输出最后24.5V给LDO供电，LDO输出1.8V，最后三组和第三组由24.5V DCDC供电输出1.8V，其余组由21V分压供电提供1.8V通过 DCDC。所有 0.8V 均由该域的 1.8V 通过 LDO 输出提供，如图 4-1 所示。
图4-1
2、S17算力板升压电路：
升压由电源供电从21V升压到24.5V，如图4-2所示。
图4-2
3、S17芯片信号方向：
3.1 CLK（XIN）信号方向：由Y1 25M晶振产生，从芯片01传输到芯片65。工作时电压为1.45-1.65V（示波器）。用万用表测量电压约为0.7-0.9V。
3.2. TX（CI、CO）信号方向：从IO口7脚（3.3V）输入，经过电平转换传送到IC U2，再从芯片01传送到芯片65；未插入IO线时电压为0V，工作时电压为1.8V。
3.3 RX（RI、RO）信号方向：从芯片65到芯片01，经U1返回信号线端子8脚，返回控制板；未插入IO线时电压为0.3V，工作时电压为1.8V。
3.4 BO（BI、BO）信号方向：从芯片01到芯片65；用万用表测量电压为0V。
3.5 RST信号方向：从IO口的3脚输入，然后从芯片01传输到芯片65；无 IO 信号或待机时为 0V，运行时为 1.8V。
图4-3
4、整体架构：
矿机主要由3块算力板、1块控制板、APW9+电源、4个散热风扇组成，如图4-4所示。
图4-4
五、算力板常见不良现象及处理步骤
现象：单板测试时检测到芯片为0（PT1/PT2站类型）
第一步：首先检查功率输出。请检查图5-1中圈出的部分。
图5-1
第二步：检查电压域电压输出
每个电压域的电压约为1.6V。一般21V供电时会有域电压。最好测量算力板供电端的输出，判断MOS是否短路（测量1、4、8脚之间的电阻）。如果21V有供电但无域电压，继续向下检查。
图5-2
第三步：检查PIC电路
测量U3的第2脚是否有输出，电压约为3.2V；如果是，请继续排查，如果没有3.3V，请检查治具排线与算力板的连接状态是否正常，并重新烧录PIC。
图5-3
图5-4
图5-5
PIC编程流程：
1、编写算术板的PIC程序。
程序：20190908-PIC1704-BHB07602-0x88.hex
下载编程工具：PICkit3；PICkit3电缆的引脚1对应PCB上J3的引脚1，需要连接引脚1、2、3、4、5和6。
图5-6
2、编程软件：
打开MPLAB IPE，选择器件：PIC16F1704，点击power选择供电方式，然后点击operate。第一步：选择文件找到要烧写的.HEX文件。第二步：点击连接即可正常连接。第三步：点击程序按钮，完成后点击验证。会发出提示，证明编程成功。
图5-7
图5-8
第四步：检查升压电路输出
测试图5-9中的D5/D8，测量23-24.5V电压。
图5-9
第五步：检查各组LDO 1.8V或PLL 0.8V输出
图5-10
第六步：检查芯片信号输出（CLK/CI/RI/BO/RST）
参考信号方向描述的电压值范围。如果测量遇到电压值偏差较大，可以与相邻组的测量值进行比较。
图5-11
假设芯片信号引脚输出电压正常，如果芯片仍然不完整，例如检测到64芯片，可以通过短接RO上拉电阻R639来排除故障。如果短接后能检测到64个芯片，说明1-64号芯片应该正常，此时可以对第65号芯片进行故障排除。如果短路后检测到63芯片，则向前进行故障排除；建议采用二分法排除故障，即从中间开始测试（从第32个开始）。
图5-12
故障排除对照表：
2、现象：单板检测芯片不完整（PT1/PT2站）
检查错误位置前后芯片的相关信号（CLK/CI/RI/BO/RST），根据测得异常信号的IC定位不良位置，并参考信号方向和电压范围进行维修。
3、现象：单板模式NG，即响应nonce数据不完整（PT2站型）
串口连接电脑，电脑读取测试日志；根据日志显示的结果，可以确定nonce数据不足的芯片位置；更换相应位置的芯片。
4、现象：测试温度读数异常（PT2站）
检查温度传感电源VDD以及温度传感与芯片（TEMP_P；TEMP_N）之间的连接状态，并检查相应温度传感所连接芯片的焊接质量。
图5-13
图5-14
检查与温度传感器连接的前后芯片散热片的质量。如果散热片焊接不好，会影响温差。
六．控制板问题引起的问题
1.整机不运行
第一步：检查几个电压输出点电压是否正常。如果3.3V短路可以先断开U8。如果短路仍然存在，可以拔掉CPU进行测量。对于其他电压异常，一般更换相应的变压器IC即可。
第二步：如果电压正常，请检查DDR/CPU的焊接状态（生产端X-RAY检查）。
第三步：尝试用SD卡更新Flash程序。
图6-1
2、全机找不到IP
可能是操作异常导致找不到IP。故障排除请参考第 1 点。检查网口、网络变压器T1、CPU的外观及焊接情况。
3.整机无法升级
检查网口、网络变压器T1、CPU的外观及焊接情况。
4、整机读算力板失败或链数较少
A. 检查电缆连接
B、检查控制板上相应链条部分
C、检查管脚的波峰焊质量和插件接口周围的电阻
图6-2
七．整个矿工问题
1、整机初步测试
参考测试工艺文档，一般问题是组装工艺问题和控制板工艺问题。
常见现象：未检测到IP、粉丝数异常、外链异常。
2、全矿机扫频频段
老化导致算力低：检查对应算力板的算力偏差，是否算力差异较大，取出算力偏差较大的算力板进行测试维护。
检查是否存在网络中断导致平均算力偏低的情况。
算力造成温差大：检查老化环境；对于温度较高的算力板，检查算力板散热片的焊接质量。
老化矿机保护：一般需要过温保护，请将老化环境温度控制在40摄氏度以下。
图7-1
少链：
如果检测不到其中一条链，请拆解矿机并测试对应的算力板；若确定算力板故障，则修复算力板；如果确定控制板有故障，则修理控制板。
图7-2
4、售后维护
请参阅上述每个站的故障排除步骤。相关测试流程和算力板测试仪请与售后工程师沟通详细。修复后，请使用非扫描模式测试PT2。
八．其他注意事项
维护流程图
• 例行测试：首先对待修复的算力板进行目视检查，观察PCB是否变形、烧毁。如果是，则必须先处理；检查零件是否有明显烧痕、碰撞偏移或缺件等；其次，如果目视检查没有发现问题，可以先测试各电压域的阻抗，检测是否存在短路或开路的情况。如果是的话，必须先处理。第三，检查各域电压是否在1.5V左右。
• 例行测试OK后（一般例行测试需要进行短路测试，防止上电时因短路烧毁芯片或其他材料），即可使用算力板测试仪进行芯片检测，根据算力板测试仪测试结果确定定位。
• 根据测试治具测试的显示结果，从故障芯片附近开始，测试芯片测试点（CO/NRST/RO/XIN/BI）、 VDD0V8、VDD1V8 等电压。
根据信号方向（RX信号反向传递（从芯片65到1），几个信号CLK CO BO RST正向传递（从芯片1到65），查找异常故障点通过电源顺序。
• 查找到故障芯片后，需要重新焊接芯片。方法是在芯片周围添加助焊剂（最好是免清洗助焊剂），将芯片引脚的焊点加热到溶解状态，以促进芯片引脚和焊盘重新运行，然后除锡最后，从而达到重新镀锡的效果。如果重新焊接后故障依旧，则直接更换芯片。
• 修复后的算力板通过两次以上夹具测试即可判定为良品。第一次，更换配件完成后，等待算力板冷却并进行治具测试，合格后放置一边冷却；第二次，等待几分钟，待算力板完全冷却后再进行测试。
• 单板返修后，应准备相关维修/分析记录（维修报告要求：日期、SN、PCB版本、标签号、不良原因、不良责任归属等），反馈给生产、售后、研究和开发部门。
• 记录准备好后，安装整机进行常规老化。
• 生产端修复好的产品应从生产第一工位开始流水生产（至少进行外观检查，并从PT1/PT2测试工位开始）
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