從制造到創(chuàng)造!研發(fā)大師談如何選主板
采訪(fǎng)之前,我們做了大量的準(zhǔn)備工作,始料不及的是,一件簡(jiǎn)單的主板產(chǎn)品,與MartinChang的談話(huà)后,我們又有了更多更新的認(rèn)識(shí)。工廠(chǎng),座落于珠江口東南側(cè),地處廣深經(jīng)濟(jì)走廊長(zhǎng)安鎮(zhèn)中心腹地,毗鄰香港,交通非常之便利。早上7點(diǎn)30分,當(dāng)人們還在為路上擁擠的交通所煩惱的時(shí)候,MartinChang已經(jīng)開(kāi)始了一天辛勤的工作。
人物:捷波,主板總研發(fā)工程師MartinChang
時(shí)間:2006年秋
地點(diǎn):北京----東莞
“為了產(chǎn)品開(kāi)發(fā),大家每天都加班加到晚上11點(diǎn),第2天早上7:30又到公司繼續(xù)調(diào)試。”
在外人看來(lái),工程師的一天是忙碌而且枯燥乏味的。常聽(tīng)主板業(yè)界的朋友說(shuō),做Layout時(shí)間久“好累啊,人都傻了”, “簡(jiǎn)直是變態(tài)”。有人說(shuō)布線(xiàn)就像是走迷宮或者玩連連看一樣的,尤其是布那種4層信號(hào)線(xiàn)以上的板。只有熱愛(ài)才能成功,在工作中不斷地挖掘新的事物,有時(shí)把一塊新產(chǎn)品布線(xiàn)調(diào)試好后,會(huì)覺(jué)得很有成就感,主板上的所有的布局都是凝聚自己的心血。
工程師手中的作品,猶如達(dá)芬奇的繪畫(huà)一樣,偉大而充滿(mǎn)神秘在MartinChang眼中看來(lái),這是一項(xiàng)富有樂(lè)趣的事,從業(yè)20多年從未停止過(guò)思考“如果應(yīng)付,Layout就像織布工是苦力,到最后會(huì)厭倦掉;如果投入,就像畫(huà)家看成這是藝術(shù),最后會(huì)回頭看一下作品,成功的滋味是非常享受的”與MartinChang對(duì)話(huà),一直洋溢著快樂(lè)的情感。
●八十年代的臺(tái)灣:從游戲機(jī)到Apple II……
“如果要問(wèn)幾幾年開(kāi)始做主板,應(yīng)該算是到八幾年后,當(dāng)時(shí)臺(tái)灣流行街頭的游戲機(jī),就是從哪些時(shí)候開(kāi)始的,之后由于游戲機(jī)使得很多少年荒廢學(xué)業(yè),最后遭遇到臺(tái)灣當(dāng)局的制止” 。
1980年,臺(tái)灣全面禁止電子游戲,令臺(tái)灣電玩廠(chǎng)商連鎖倒閉。此時(shí)Apple II正如日中天,許多廠(chǎng)商抓住這根救命稻草,一窩蜂地仿造蘋(píng)果電腦。1981年,宏碁推出的第一個(gè)自創(chuàng)品牌——“小教授一號(hào)”學(xué)習(xí)機(jī)即是Apple II兼容機(jī),宏碁的名氣由此打響。之后不久,其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手神通公司也推出了“小神通”學(xué)習(xí)機(jī)。當(dāng)時(shí)電腦配置采用的是8086芯片、10M硬盤(pán)、512K內(nèi)存。臺(tái)灣最早的電腦游戲就是在這兩臺(tái)學(xué)習(xí)機(jī)上誕生的。

MartinChang的名字,印記在每一款悍馬產(chǎn)品上,工程師的偉大之作當(dāng)時(shí)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器還不普遍,學(xué)習(xí)機(jī)都是以錄音磁帶記錄程序。游戲的磁帶一盒50臺(tái)幣,玩游戲前,玩家必須先用錄音機(jī)播放磁帶,把磁帶上的數(shù)據(jù)讀入學(xué)習(xí)機(jī),四分鐘后才可以開(kāi)始玩。如果有噪聲干擾的話(huà),往往會(huì)造成數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤,這時(shí)就需要讀取多次才能成功。
“之后,在臺(tái)灣大家一起去做PC,開(kāi)始都去抄襲麥金塔電腦。”由于仿冒現(xiàn)象愈演愈烈,蘋(píng)果公司開(kāi)始在臺(tái)灣地區(qū)采取法律手段,打擊Apple II兼容產(chǎn)品。神通曾花了大氣力去修改蘋(píng)果的操作系統(tǒng),但效果甚微,而且還會(huì)擔(dān)起避免法律風(fēng)險(xiǎn),“再之后集成度高了,大家無(wú)法再模范一些東西,之后轉(zhuǎn)去做主板”。
80年代的臺(tái)灣,幾乎沒(méi)有半導(dǎo)體公司,但是20多年后,全世界20大半導(dǎo)體公司,有五、六個(gè)都在臺(tái)灣。因?yàn)檎麄€(gè)國(guó)際的制造業(yè)的轉(zhuǎn)移、PC的轉(zhuǎn)移,PC原來(lái)垂直的產(chǎn)業(yè)變成了一個(gè)橫向的產(chǎn)業(yè),很多公司都把制造業(yè)轉(zhuǎn)移到臺(tái)灣了,結(jié)果制造了很多機(jī)會(huì)。MartinChang在工作上的轉(zhuǎn)變,就是一個(gè)明顯的例子。
文章導(dǎo)航:
『開(kāi)篇:從游戲機(jī)到Apple II…… 』
『趕上時(shí)髦:工程師也開(kāi)“博客” 』
『揭秘:從出廠(chǎng)到打樣之后的故事』
『多圖:主板工廠(chǎng)測(cè)試報(bào)告首度曝光』
『深入:主板幾相供電才合適?』
『細(xì)說(shuō):供電模塊中的四大天王』
『后記:主板開(kāi)發(fā)中的可控與不可控』
●關(guān)于捷波 http://www.jetway.com.cn
捷波在大陸的工廠(chǎng),全名為東莞上煒電子廠(chǎng)TOPWAY TECHNOLOGY CO.,LTD,設(shè)立在長(zhǎng)安鎮(zhèn)街口村上近工業(yè)區(qū),于1999年成立,屬臺(tái)灣捷波資訊有限公司下屬子公司,投資近億港幣,現(xiàn)擁有員工1800余人。
捷波從1986年開(kāi)始建立,以利潤(rùn)很高的單色顯卡生意起家,后來(lái)對(duì)主板的需求也越來(lái)越多,于是便轉(zhuǎn)向了主板的生產(chǎn)。CEO楊光強(qiáng)是個(gè)典型的工廠(chǎng)老板,說(shuō)話(huà)直來(lái)直去不兜圈子。我們所聽(tīng)到的捷波工廠(chǎng)的一些信息,福利不錯(cuò),公司保證每人每月薪資純收入不低于900元,并且加班會(huì)有加班費(fèi),工作8小時(shí)。
1999年,捷銳科技創(chuàng)建了捷波主板大陸總代銷(xiāo)售,專(zhuān)門(mén)針對(duì)大陸DIY市場(chǎng)的需求進(jìn)行量體裁衣。同年12月15日,依托捷波主板在地方自有品牌和系統(tǒng)集成領(lǐng)域的穩(wěn)固基礎(chǔ),以捷波815EP“射日”主板為旗艦產(chǎn)品切入DIY市場(chǎng),陸續(xù)推出了捷波“倚天”、“屠龍”、“驚云”、“傳奇”、“追風(fēng)”等一系列主板,并獨(dú)創(chuàng)了“恢復(fù)精靈”、“超頻精靈”、“分身精靈”、“冰芯精靈”、“傻瓜精靈”、 “魔凍精靈”、“電源凈化器”、“五重電控”等一系列膾炙人口的特色精靈技術(shù),從而在DIY市場(chǎng)樹(shù)立了捷波主板富有文化內(nèi)涵、專(zhuān)業(yè)個(gè)性化的品牌特性。
2003年9月,捷波資訊斥資538萬(wàn)美元投資大陸的PCB廠(chǎng),換取其30%股權(quán),以進(jìn)一步加強(qiáng)上游供應(yīng)鏈的集成,屆此捷波在華南地區(qū)已掌握從PCB、SMT到組裝測(cè)試、由上而下統(tǒng)一完整的生產(chǎn)制造體系,通過(guò)策略性投資以取得原料供應(yīng)穩(wěn)定保障,而主板廠(chǎng)家為加強(qiáng)成本控制、物料供應(yīng)穩(wěn)定,分赴華南地區(qū)投資上游供應(yīng)商亦逐漸成為趨勢(shì)。
●趕上時(shí)髦:工程師也有自己的“博客”博客,是時(shí)下互聯(lián)網(wǎng)中一個(gè)時(shí)髦的字眼,之前我們實(shí)在難以想象它能與工程師這樣的職業(yè)掛上鉤。研發(fā)總監(jiān)MartinChang也開(kāi)起了自己工作室的博客。“博客”還有另外的一種解釋?zhuān)浩床珚^斗中的一群人。
“當(dāng)初提出要開(kāi)悍馬工作室blog的時(shí)候,我感覺(jué)這是個(gè)非常好的交流方式。在blog里面玩家能夠直接把對(duì)產(chǎn)品的意見(jiàn)和各種建議告訴我們的RD,以前是根本做不到如此層面的交流的。”在我們印象中,工程師這個(gè)職業(yè)一直是高不可測(cè)的,不善于溝通更是我們之前所下的定論,而在MartinChang身上,卻絲毫無(wú)法察覺(jué)。
2006年中的時(shí)候,捷波決定開(kāi)發(fā)針對(duì)超頻玩家的悍馬系列主板,總工程師MartinChang毅然擔(dān)當(dāng)起這個(gè)重?fù)?dān)。開(kāi)博客,也是為了與用戶(hù)能有更直接的溝通“在主板研發(fā)這行工作了20多年,很多時(shí)間都是在為市場(chǎng)最大份額的產(chǎn)品做設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),往往就失去了做一些能融入自己見(jiàn)解和想法產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。有機(jī)會(huì)的話(huà) ,確實(shí)也非常想把自己的一點(diǎn)心得和特殊想法從自己的設(shè)計(jì)中表達(dá)出來(lái),做出非常實(shí)用有個(gè)性甚至有靈性的產(chǎn)品”。
“ 幾年前,我在之前的一家臺(tái)灣IT公司負(fù)責(zé)主板研發(fā),當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的一片產(chǎn)品國(guó)內(nèi)好像叫龍板。龍板的設(shè)計(jì)初衷在于讓用戶(hù)得到最大的使用便利,而且要夠時(shí)尚 夠酷。因此在設(shè)計(jì)中,采用了非AC97的8聲道硬聲卡,包括1394接口等,都是領(lǐng)先了業(yè)界常規(guī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路。為了保證使用方便,產(chǎn)品盡最大可能去除上面的jump跳線(xiàn),減少用戶(hù)必須打開(kāi)機(jī)箱維護(hù)的幾率。龍板就是用時(shí)尚元素設(shè)計(jì)并包裝的產(chǎn)品”。談到過(guò)去的經(jīng)歷,MartinChang總是有很多故事要說(shuō)。
工程師MartinChang,平時(shí)所用的工作臺(tái)博客中有這樣一段話(huà),讓人記憶深刻“悍馬是研發(fā)多年的小結(jié),主板的一次設(shè)計(jì)定位,是對(duì)未來(lái)玩家需求的一種探索,是個(gè)永遠(yuǎn)的半成品。只要玩家們有需要,悍馬就有不斷改進(jìn)的動(dòng)力!”。從這里,我們體會(huì)到的是,捷波是一個(gè)開(kāi)放性的品牌,按客戶(hù)需求去服務(wù),這是接觸捷波人后所得到的一點(diǎn)深刻的感受。
現(xiàn)在,隔個(gè)四五天,MartinChang團(tuán)隊(duì)的“博客”們忘不了更新,之后更多新的元素不斷的融入到產(chǎn)品中。
●從出廠(chǎng)到打樣,步步為營(yíng)
一塊主板從電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)到Layout的PCB設(shè)計(jì),再到樣品的設(shè)計(jì),那么再之后呢?我們走入MartinChang的工作間,一步一步的體驗(yàn)到,主板從無(wú)到有的過(guò)程。工作中,一般是MartinChang自己先作圖,然后再給助理工程師Layout,打樣后進(jìn)行調(diào)試。
一片樣品板剛從機(jī)器上打樣回來(lái)最要緊的是先點(diǎn)亮。不是每一次新設(shè)計(jì)出然后打樣出來(lái)就一定能點(diǎn)亮工作的哦。如果無(wú)法點(diǎn)亮就需要查線(xiàn)路了。
不過(guò)這次的HI01順利點(diǎn)亮?,F(xiàn)在就要進(jìn)入驗(yàn)證階段了。以下是驗(yàn)證部的工作平臺(tái)。
驗(yàn)證部的工作平臺(tái)
每一步精推細(xì)鑿,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了一點(diǎn)問(wèn)題,都不是一塊好產(chǎn)品。因此,一切成績(jī)都是大家共同努力的結(jié)果。
各部分的供電檢測(cè)正常好,開(kāi)始檢測(cè)BIOS的功能了。
軟件系統(tǒng)的兼容性測(cè)試,主要以英文版本為準(zhǔn)。
目前烤箱設(shè)置的是45度。
捷波悍馬使用的5相供電系統(tǒng)若不考慮成本,當(dāng)從輸出波形的角度來(lái)說(shuō),項(xiàng)數(shù)越多,電壓波動(dòng)幅度越小,越接近恒定值;而且每項(xiàng)回路所分擔(dān)的電流也較少,可以有效降低元件的發(fā)熱,增強(qiáng)供電模塊自身的穩(wěn)定性以及CPU的穩(wěn)定性。
標(biāo)準(zhǔn)式的三相供電模塊,直立的電感為一級(jí)電感所以說(shuō)只要克服多項(xiàng)供電設(shè)計(jì)方面的難度,采用封閉式電感以及固體電容等方案以降低相互之間的干擾,那么在不考慮成本的情況下,例如八相供電這樣的設(shè)計(jì),優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。
相數(shù)多的困難在哪里呢? 首先在成本上,相數(shù)越多當(dāng)然成本越大,另外對(duì)設(shè)計(jì)又有了更高的要求。其次,而對(duì)于一般說(shuō)來(lái),元器件越多越不利散熱,出現(xiàn)故障的概率越大,相互之間的干擾也較高。
◎到底幾相供電才合適?
N相電路的并聯(lián),可以為CPU提供N倍的電流。那么到底這個(gè)N等于幾才夠用?
我們以目前最受歡迎的E6300處理器為例,它的待機(jī)功耗為65W,CPU滿(mǎn)載時(shí)為76W,3D游戲滿(mǎn)載時(shí)為100~110W,默認(rèn)電壓1.30V,那么根據(jù)公式P=UI可計(jì)算出,理論上,CPU待機(jī)時(shí)要求主板提供48A的持續(xù)穩(wěn)定電流保證工作,而滿(mǎn)負(fù)載的時(shí)候則需要85A的電流,按照一相供電能夠提供25A計(jì)算,那么2相供電是非常危險(xiǎn)的,3相供電基本滿(mǎn)足需求。
◎電能與熱能的轉(zhuǎn)換
上面的公式,只是理論上的。
實(shí)際上,供電中還有期間的電流波動(dòng)以及功率損耗,開(kāi)關(guān)元件性能,導(dǎo)體的電阻,都是影響要素。實(shí)際應(yīng)用中存在供電部分的效率問(wèn)題,電能不會(huì)100%轉(zhuǎn)換,一般情況下消耗的電能都轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來(lái),所以對(duì)最終供電輸出要求還更高一些。任何穩(wěn)壓電源總是電器中最熱的部分。
內(nèi)存上也提供了2相供電要注意的是,溫度越高代表其效率越低。這樣一來(lái),如果電路的轉(zhuǎn)換效率不是很高,那么采用兩相供電的電路就可能無(wú)法滿(mǎn)足CPU的需要,所以又出現(xiàn)了三相甚至更多相供電電路。注意,我們提到的多相并聯(lián),其實(shí)內(nèi)部不是同步工作的,工程師在努力控制波形然后產(chǎn)生進(jìn)行相位偏移動(dòng)作,讓兩組電路交互動(dòng)作,好處是,各相累加后總交換頻率也可以提高。
在P965這樣的主板上,提供3相供電以上是最基本的條件。捷波HA01主板提供的5相供電,提供125A的電流,無(wú)論是日常應(yīng)用還是超頻,足以應(yīng)付。
多相式VRM具有以下的優(yōu)點(diǎn):
1、因?yàn)檩敵鲭娏鞣峙渲粮飨辔?,所以每?duì)HS/LS MOSFET所承載的電流會(huì)比較小。
2、因?yàn)?/SPAN>MOSFET電流降低,導(dǎo)通時(shí)散發(fā)的熱量變少,且散布到各相區(qū)域,所以熱密度較小,散熱問(wèn)題比較簡(jiǎn)單。
3、流過(guò)每相電感的電流變少,所以可選擇飽和電流以及有效電流較低的產(chǎn)品,降低成本。
4、總漣波電流因?yàn)橄鄶?shù)增加的關(guān)系,每個(gè)相位的漣波電流較低,輸出電容的數(shù)目得以減少。
5、因?yàn)榭傒敵鲱l率 = 單一相位交換頻率 * 相位數(shù),較高的輸出頻率使得瞬時(shí)響應(yīng)也獲得了改善。
6、因?yàn)楦飨嚯娏鳒p小,每相MOSFET數(shù)目減少,可簡(jiǎn)化MOSFET驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)能力的問(wèn)題。
◎疑點(diǎn):12相供電,也可能僅有6相
一般情況下,大家看到8個(gè)電感就說(shuō)8相供電,其實(shí)還有一種則為采用一顆4相控制器,采用A/B切換式運(yùn)作,以四個(gè)一組方式來(lái)交替運(yùn)轉(zhuǎn)。就八相供電而言,使用多相控制器(如IR X-PHASE架構(gòu))直接控制,或是使用兩個(gè)四相控制器連結(jié),采一主一副方式來(lái)達(dá)成,是比較常見(jiàn)的架構(gòu)。也有可能采用4組3相供電或者是2組6相的供電方式,切換的方式組成,但這樣很可能讓用戶(hù)認(rèn)為這是12相供電電路。
實(shí)際上,大家可以通過(guò)查看主板上有幾顆PWM芯片,然后減掉顯卡的一相以及內(nèi)存的2相,就可以推斷出,主板真實(shí)上有幾相供電。
當(dāng)你在BIOS中設(shè)定完電壓以后,供電部分是如何“加工”完后輸送到CPU的呢?
主板BIOS設(shè)定好CPU電壓之后,主板會(huì)根據(jù)電壓識(shí)別信號(hào)(VID Code),而后按照一定的關(guān)系產(chǎn)生新的VID信號(hào)并送到PWM芯片上,此時(shí)PWM芯片相當(dāng)于協(xié)調(diào)作用,通過(guò)DAC電壓將其轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)電壓,再經(jīng)過(guò)MOS管,即場(chǎng)效應(yīng)管輪流導(dǎo)通和關(guān)閉充電,將能量通過(guò)電感線(xiàn)圈后送到CPU,最后再經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)電路使得輸出電壓與設(shè)定電壓值相當(dāng)。這樣便完成了一個(gè)輸送電的過(guò)程。
這一套PWM方法,是通過(guò)開(kāi)關(guān)和反饋控制環(huán),濾波電路將輸入電壓調(diào)制為所設(shè)定之電壓輸出的。
關(guān)于目前悍馬系列主板的開(kāi)發(fā),Martin認(rèn)為“尤其在供電部分采用5相供電,每個(gè)MOS管上通過(guò)的電流較原4相供電降低20%的強(qiáng)度。MOS管也選用7-8毫歐低內(nèi)阻規(guī)格,目的是為了讓加壓超頻變得更有效果。電容是經(jīng)過(guò)105度下烘烤再進(jìn)行容值測(cè)量和充放電測(cè)試認(rèn)證的。整片悍馬主板針對(duì)24個(gè)發(fā)熱點(diǎn)監(jiān)控測(cè)溫,能確保用普通的電解電容都能有3年以上的使用壽命。當(dāng)然,最終的成品會(huì)用固態(tài)電容,壽命會(huì)更長(zhǎng)。”
注:VID(Voltage Identification Definition,電壓識(shí)別認(rèn)證)
◎元素一:PWM芯片,控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間完成穩(wěn)壓功能
電腦主板CPU供電是靠DC-DC變換電路產(chǎn)生的,這個(gè)變換電路的核心就是一個(gè)PWM(Pulse Width Modulation)控制芯片,PWM是脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫(xiě),使用脈沖寬度來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間完成穩(wěn)壓功能。
PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。脈寬寬度調(diào)制式(PWM)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下,通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的,無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。

RT9241,這僅能提供2相的PWM芯片,如果出現(xiàn)在4相上肯定不適合
可以回到上一頁(yè)中提到的供電問(wèn)題,一個(gè)主板上可能總共有6、7相SWITCH(開(kāi)關(guān))電路供電,其中可能一相是內(nèi)存的,一相是顯卡的,剩下幾相就是給CPU的。如果你使用的主板的PWM芯片規(guī)格總共6相,但光是CPU供電看上去就8相了,那就很有可能用了扼流線(xiàn)圈并聯(lián)的方式,人為制造了8相供電的外觀(guān)。
ISL6566 PWM控制芯片,能提供非常精準(zhǔn)的數(shù)字化電壓例如大家熟悉的ISL6566 PWM控制芯片,平常我們稱(chēng)它為相位電壓調(diào)整控制芯片,全球著名IC品牌INTERSIL(英特錫爾)公司的產(chǎn)品。這款芯片是專(zhuān)門(mén)針對(duì)三項(xiàng)供電電路而設(shè)計(jì)的PWM芯片,它將三相供電電路驅(qū)動(dòng)模塊集成到一顆控制芯片上,徹底避免三相供電電路中由于單顆PWM芯片偏弱而導(dǎo)致的系統(tǒng)整體供電電路效率低下的情況出現(xiàn)。ISL6566數(shù)字供電芯片能夠?yàn)樘幚砥魈峁┓浅>珳?zhǔn)的數(shù)字化電壓,而且波動(dòng)相當(dāng)微小,能夠避免電壓大幅度波動(dòng)對(duì)處理器晶體管帶來(lái)的致命傷害。
好的PWM芯片能做到什么呢?
PWM電源控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)Mosfet給CPU供電的時(shí)候,它能提供更好的瞬態(tài)響應(yīng)和效率,可在例如CPU這樣的設(shè)備進(jìn)入掛起或休眠模式時(shí)改變輸出電壓,達(dá)到降低功耗和增強(qiáng)性能目的。另外,INTERSIL的方案,超頻性能好,電源微調(diào)能力強(qiáng),如果電源輸出基本是固定的,電源微調(diào)能力差,不能滿(mǎn)足玩家超頻的需要。目前性能優(yōu)秀的PWM芯片主要有Winbond、Richtek和Intersil的產(chǎn)品。
悍馬主板,為何沒(méi)有使用數(shù)據(jù)供電模塊?“數(shù)字供電模塊效果怎么樣還需要時(shí)間去驗(yàn)證,有時(shí)候新技術(shù)是好,但在初期實(shí)用過(guò)程中也難免有問(wèn)題出現(xiàn),我們暫時(shí)還會(huì)用比較有把握,駕輕就熟的SWITCH供電方式,何況數(shù)字供電模塊目前只有美國(guó)一家廠(chǎng)供貨,對(duì)工廠(chǎng)大量生產(chǎn)有供貨隱患。”
◎元素二:Mosfet(場(chǎng)效應(yīng)管)
MOS場(chǎng)效應(yīng)管即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管,英文縮寫(xiě)為MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor),屬于絕緣柵型。它的優(yōu)點(diǎn)在于,導(dǎo)通時(shí)的電阻很?。还ぷ黝l率高(因?yàn)殡娐吩诿}沖工作狀態(tài)時(shí),要求器件能夠快速的在導(dǎo)通與截止之間交替變換);柵極等效容小等,另外開(kāi)關(guān)MOSFET由于是工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài),因此對(duì)線(xiàn)性沒(méi)有要求。

封閉式電感,具有很強(qiáng)的抗干擾性由于場(chǎng)效應(yīng)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻和截止時(shí)的漏電流都較小,所以自身耗電量很小,避免了線(xiàn)性電源串接在電路中的電阻部分消耗大量能量的問(wèn)題。 衡量Mosfet有一個(gè)關(guān)鍵值就是RDS值,這是MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)下的內(nèi)阻值,這個(gè)值當(dāng)然是越低越好。
影響供電效率的因素之一,便有開(kāi)關(guān)管的原因。我們常??吹胶芏嘀靼迳厦娴墓╇婋娐凡糠諱OS管上安裝了散熱片,就是為了降低發(fā)熱量,提升轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題。轉(zhuǎn)換效率依然無(wú)法改變,因而很可能引起CPU供電不足,因?yàn)殡娔芏枷脑诎l(fā)熱上了,這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)兩相電源無(wú)法滿(mǎn)足需要的情況。
考量主板MOS管好壞,最直接的辦法就是它的發(fā)熱量,如果在通電情況下,MOS管上燙得無(wú)法讓手指接觸,說(shuō)明MOS管用得不好;如果能讓手指在其上停留10秒左右,說(shuō)明MOS管的發(fā)熱量處于正常水平,而如果只感覺(jué)到微熱的話(huà),那么該款主板的Mosfet就可以說(shuō)是十分優(yōu)秀了。目前在MOSFET的生產(chǎn)領(lǐng)域有很多公司,其中以Infineon,IR,飛利浦在技術(shù)上最為領(lǐng)先,性能最為優(yōu)秀,還有Alpha、ST、On以及臺(tái)灣的富鼎都是目前主板常用的品牌。
MOSFET管售價(jià)并不低,一顆大約8元左右的成本。
◎元素三:電感
電感,是用線(xiàn)圈制作的,它的作用多是扼流濾波和濾除高頻雜波。

電感,導(dǎo)線(xiàn)截面積越大,電阻越小。其橫截面積可以使它在通過(guò)較大電流的時(shí)候不會(huì)過(guò)熱。提供更大的橫截面積,這樣,電流在通過(guò)電感時(shí)的損耗可以降低到最小。其他廠(chǎng)商在此處大多使用單根材料繞制,那樣會(huì)產(chǎn)生更多電力損耗,引起電感發(fā)熱。
如果電流通過(guò)橫截面較小的銅箔則容易引起損耗從而產(chǎn)生高熱。為了解決這一困擾,工程師在多層PCB板電源供給部分的每一層都采用了整塊銅箔的設(shè)計(jì),至少4層銅箔組成了導(dǎo)體,可以提供足夠的橫截面積供電流通過(guò)。
◎元素四:電容
經(jīng)過(guò)完開(kāi)關(guān)電源的方式后,電源輸出的雜波頻率都在幾十KHz至幾百KHz,此時(shí)電容的作用出現(xiàn)了。電容,可以起到消除電路中的雜波的作用,將純凈的電流給CPU和內(nèi)存等配件,從而為CPU提供相對(duì)穩(wěn)定的電流供應(yīng),電容濾波效果不佳,就容易導(dǎo)致CPU供電不穩(wěn)定。多個(gè)小電容的并聯(lián)有利于減少電容內(nèi)部的交流阻抗,能提供更好的高頻濾波功能。
普通紅寶石1500UF/16V電容批發(fā)價(jià)格在2.5元左右,而悍馬HA01這樣主板采用的固態(tài)電容大一個(gè)需要花費(fèi)約6元,價(jià)格差距在一倍以上。
機(jī)箱電源出來(lái)的電流,如果用示波儀器觀(guān)察會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多的尖峰和雜波,這些尖峰和雜波都是主板穩(wěn)定工作的大敵,因此主板必須對(duì)電源進(jìn)行過(guò)濾和凈化才能使用。在供電電路中,整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流,而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。
MartinChang經(jīng)常會(huì)收到很多電容廠(chǎng)商送測(cè)的料件針對(duì)不同的雜波用不同的元件來(lái)進(jìn)行過(guò)濾和凈化。主要的元件有扼流線(xiàn)圈和電容。原始電流首先流經(jīng)扼流線(xiàn)圈(俗稱(chēng)線(xiàn)圈),因?yàn)榫€(xiàn)圈有一個(gè)蓄能的特性,它可以初步過(guò)濾掉一些高頻雜波,然后進(jìn)入電容組進(jìn)一步過(guò)濾、凈化、拉平(把峰形波拉成方波)。
很多人覺(jué)得材料越高級(jí)越好,容量越大越好,導(dǎo)致很多廠(chǎng)商為了迎合這種心意,在元件用料上面大做文章,其實(shí)他們走入了一個(gè)誤區(qū),對(duì)電容的使用應(yīng)該是夠用就好。實(shí)驗(yàn)證明環(huán)境溫度每升高10℃,電容的壽命就會(huì)減半。
簡(jiǎn)單理解:處理器(CPU)的耗電量是瞬息萬(wàn)變、極不穩(wěn)定的,一會(huì)兒突然增大,一會(huì)兒又突然減小,如果把處理器的耗電量比作河水的話(huà),那么這河水一會(huì)兒是涓涓細(xì)流、一會(huì)兒又變成滔滔洪水,而電容所起的作用就是像水庫(kù)一樣,通過(guò)不斷的蓄水放水來(lái)達(dá)到保證平衡的目的。
從目前捷波悍馬HI01主板的設(shè)計(jì)來(lái)看,其實(shí)更重要的是內(nèi)存部分的問(wèn)題,過(guò)去的內(nèi)存部分在BIOS中已經(jīng)整合在中,之間的訊號(hào)傳遞可能遭遇到訊號(hào)質(zhì)量不良,訊號(hào)的有效(Valid)時(shí)段不匹配,導(dǎo)致在下指令或傳遞數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,這便會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤訊息或是開(kāi)不了機(jī)。
MartinChang正在研制中的悍馬P965主板
965和975的超頻能力是接近的,但是同頻率下975的效能比起965略佳。
我們的經(jīng)驗(yàn)是965的超頻幅度平均來(lái)說(shuō)較975高。粗略的分析是965的Silicon process較先進(jìn)(90nm),所以較能夠承受高頻工作。但是由于架構(gòu)的關(guān)系,其實(shí)際性能得分不一定勝過(guò)較低頻率的975。如果你只想享受超高的FSB超頻數(shù)字,可以找價(jià)格較便宜的965,不過(guò)請(qǐng)記得還要有顆體質(zhì)好的CPU才行。
目前,捷波悍馬HI01(P965)也受到了內(nèi)存方面的阻礙,調(diào)整內(nèi)存模塊包括BIOS的設(shè)計(jì),尤為關(guān)鍵。Martin決定對(duì)內(nèi)存供電系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)大的改進(jìn) ,包括用料的改變。目前HI01在小容量電容上會(huì)大量采用貼片元件,PCB還會(huì)改第3版。
能否成功超頻,和CPU、RAM、散熱效果等等都有關(guān)系。E6300 的超頻性應(yīng)該不會(huì)只有 270 MHz,建議試著將內(nèi)存的頻率調(diào)低,來(lái)增加CPU頻率往上的空間?;蚴歉鼡Q較好的散熱裝置,對(duì)超頻也有幫助。此外,可以試著一點(diǎn)一點(diǎn)增加內(nèi)存的電壓,通常對(duì)超頻會(huì)有顯著的提升。
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其實(shí)對(duì)于我們工程師來(lái)講,無(wú)所謂的,只要符合市場(chǎng)需求的東西都可以做的。這樣的建議非常好,我們會(huì)與市場(chǎng)人員溝通,看看是否下一步可以作出修正。
另外,這里涉及到一個(gè)大家對(duì)于主板“好”的定義。在工程師眼中,一款好的主板需要從成本與涉及上進(jìn)行考慮。那么對(duì)于超頻者而言,普通的家用主板就不太適合了,但是不能說(shuō)這樣的主板不夠“好”。當(dāng)然最后還要考慮到最終產(chǎn)品成本以及定位,一款產(chǎn)品不是適合所有用戶(hù)的。如果這樣也就不用區(qū)分那么多系列以及型號(hào)了。
◎多少層PCB板才算好,質(zhì)疑4層PCB板
主板還是靠最終的效果來(lái)決定品質(zhì),而不是用料,用同樣的材料,藝術(shù)家做出來(lái)的是藝術(shù)品,普通人去做就出的次品。當(dāng)初我們規(guī)劃HA01的時(shí)候不是沒(méi)考慮過(guò)6層,但Martin認(rèn)為他完全能用現(xiàn)在的4層PCB做到和6層一樣的超頻穩(wěn)定效果。目前主板用4層PCB是綽綽有余的,用了6層反而給用戶(hù)增加不必要的成本負(fù)擔(dān) 因?yàn)楣馐?層PCB的價(jià)格就是4層的兩倍了。
悍馬HI01,基于P965芯片組主板構(gòu)建圖悍馬的用意不是去做最豪華奢侈用料的主板,而是盡量在對(duì)玩家能感受得到實(shí)際效果的地方花大成本。比如我們做的5相供電,其他很多以超頻為賣(mài)點(diǎn)的主板也才3相而已。
還有如何把4層PCB的板子做得像6層一樣。公差問(wèn)題,PCB板厚度有正負(fù)公差的區(qū)分,通常情況下用的是負(fù)公差也就是1.5-1.6mm之間,而正公差是1.6-1.7mm之間。正公差的PCB就被很多人識(shí)別為6層PCB了,其實(shí)質(zhì)量上完全一樣,而且都是標(biāo)準(zhǔn)的4層PCB。真正6層的PCB也能做成1.5-1.6厚度的。
PCB Layer較多,最大的好處是GND層面積增加,不管是對(duì)訊號(hào)質(zhì)量或電源質(zhì)量都有一點(diǎn)幫助,就理論上來(lái)說(shuō)對(duì)超頻一定有幫助,實(shí)際上呈現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果。
注解:什么叫PCB
PCB(Printed Circuit Board)指的是印刷電路板。對(duì)于主板來(lái)說(shuō),Layout特指PCB布線(xiàn)。PCB在日常用法下又有二個(gè)特殊的地方:
1、指一個(gè)成品的印刷電路板,引伸成某一層的印刷電路板如PC的主板是多層PCB,或就用PCB來(lái)說(shuō)明是一個(gè)物理板(電路板實(shí)物);
2、在一些軟件上如PROTEL中,PCB多指是一個(gè)過(guò)程,由編輯電路(SCH)生成印刷電路板的過(guò)程,叫PCB。
◎您認(rèn)為固態(tài)電容,真正的意義在哪里?
很多人覺(jué)得材料越高級(jí)越好,容量越大越好,導(dǎo)致很多廠(chǎng)商為了迎合這種心意,在元件用料上面大做文章,其實(shí)他們走入了一個(gè)誤區(qū),對(duì)電容的使用應(yīng)該是夠用就好。
使用固態(tài)電容的優(yōu)點(diǎn),首先是不會(huì)爆漿。實(shí)驗(yàn)證明環(huán)境溫度每升高10℃,電容的壽命就會(huì)減半。傳統(tǒng)的液態(tài)電容因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)產(chǎn)生熱量,會(huì)導(dǎo)致液體與鋁制外殼發(fā)生水合作用,于是水分逐漸減少,從而導(dǎo)致電容功能不斷降低和溫度的升高,于是形成了一個(gè)死循環(huán),最終電容鼓凸漏液,也就是常說(shuō)的爆漿。另外,固態(tài)電容在高頻下呈現(xiàn)較低的阻抗,從而即使是在超頻的狀態(tài)下,仍能穩(wěn)定工作,固態(tài)電容能耐高漣波電流,固態(tài)電容具有超長(zhǎng)的壽命,不同的溫度下比液態(tài)電容壽命高60%到300%。最后,就是具有耐高溫性。
我們可以看到,在供電的輸出部分,使用固態(tài)電容是非常好的。如果,全部使用固態(tài)電容,增加成本會(huì)比性能的提升來(lái)得大,超頻也并不會(huì)帶來(lái)很大的提升。
◎主板是什么樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的?
一般來(lái)說(shuō),新開(kāi)發(fā)的主板需要?jiǎng)佑幂^多的人力,而延續(xù)性的主板動(dòng)用的人力較少。
一個(gè)新開(kāi)發(fā)的主板大約需動(dòng)用數(shù)十位相關(guān)人員,包括硬件研發(fā)人員、軟件研發(fā)人員、兼容性質(zhì)量測(cè)試人員、可靠度質(zhì)量測(cè)試人員、電氣質(zhì)量測(cè)試人員、生產(chǎn)工程人員、產(chǎn)品經(jīng)理以及營(yíng)銷(xiāo)人員等等。大多數(shù)主機(jī)板的芯片都由供貨商研發(fā)設(shè)計(jì),不過(guò)我們一些新的構(gòu)想或創(chuàng)意,會(huì)找合作的供貨商一起來(lái)開(kāi)發(fā)新的芯片。
◎元件有空位,就一定縮水?
最后還有一點(diǎn),很多人看到有些廠(chǎng)商在主板上電源電路標(biāo)出的電容部分并沒(méi)有安裝電容,會(huì)認(rèn)為是偷工減料,其實(shí)這可不一定是完全正確的想法。芯片組廠(chǎng)商在提供推薦電路的時(shí)候確實(shí)在相應(yīng)位置設(shè)計(jì)了電容,但是研發(fā)工程師可以選擇非常好的的元件,并依據(jù)多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)改善電路設(shè)計(jì),以達(dá)到非常好的性能。
另外,有人對(duì)工程樣板的省料產(chǎn)生了懷疑,原因在于,測(cè)試樣品中的電容等元件不如正式零售版規(guī)格檔次高。因?yàn)闇y(cè)試樣品是在非常規(guī)環(huán)境下測(cè)試的,通常比家用或商用環(huán)境嚴(yán)峻的多。使用低規(guī)格的元件都可以通過(guò)的話(huà),更換更高規(guī)格元件后顯然會(huì)使產(chǎn)品更穩(wěn)定工作,這就是大廠(chǎng)的產(chǎn)品返修率低的原因。還有就是萬(wàn)一某個(gè)測(cè)試區(qū)域通不過(guò)考驗(yàn)的話(huà)其浪費(fèi)的元件成本也相對(duì)較低。
◎Martin開(kāi)發(fā)悍馬HI01(P965)主板進(jìn)展
悍馬工作室的人員透露“PCB線(xiàn)路有改動(dòng),主要是把一些小容量插件電解液電容改成陶瓷貼片電容了。所以最后還需要Martin仔細(xì)檢查一遍,然后就能直接下第一批PCB了下了PCB基本在20天后就能出廠(chǎng)了。12月5日,臺(tái)灣驗(yàn)證室超頻調(diào)試的BIOS已經(jīng)能穩(wěn)破400外頻了,正在研究破500的設(shè)置。”
據(jù)了解,由于臺(tái)灣正式版本的BIOS還未完成,動(dòng)用了最原始功能的BIOS,連倍頻調(diào)節(jié)都沒(méi)有的原始BOS進(jìn)行超頻,內(nèi)存最高只有2.15V的選項(xiàng),還沒(méi)有小參數(shù)設(shè)置,用E6300的CPU超到380MHz,悍馬HI01最新版本的是2.8V??磥?lái)目前只是BIOS的問(wèn)題,值得期待的HI01。
對(duì)于悍馬主板的理解,Martin談到“時(shí)至今日,悍馬的形象就不再是時(shí)尚了。在我的定義中,它就是一款實(shí)用的主板,準(zhǔn)確的講就是純粹用來(lái)超頻的實(shí)用主板。在設(shè)計(jì)上,悍馬就必須配備強(qiáng)大的引擎。其實(shí)要做出一款超頻能力強(qiáng)悍的主板,和我們的Layout和BIOS工程師的努力也是分不開(kāi)的。”

和開(kāi)博客的心態(tài)一樣,與讀者更多的互動(dòng),Martin的工作室總是在想設(shè)計(jì)出更多的貼心的產(chǎn)品。悍馬的BIOS分為出廠(chǎng)品用的BIOS版本和放在網(wǎng)站上給愛(ài)好者和玩家體驗(yàn)的版本,也可以說(shuō)是玩家版,這樣的作法,是過(guò)去沒(méi)有的。05E就屬于工廠(chǎng)版,那是不會(huì)有開(kāi)機(jī)顯示內(nèi)存實(shí)際頻率的,至于玩家版功能就放開(kāi)得多了,而且玩家版還會(huì)分不同CPU后擁有ST和SJ,往后推版本的話(huà),一般會(huì)出工廠(chǎng)版本和玩家兩個(gè)版本。
你會(huì)很奇怪,工廠(chǎng)版的產(chǎn)品為何開(kāi)機(jī)不顯示內(nèi)存實(shí)際頻率?
大家注意辨別,顯示內(nèi)存實(shí)際頻率的功能對(duì)于有一定產(chǎn)品理論基礎(chǔ)的玩家是很方便的,但遇到普通用戶(hù),可能會(huì)造成無(wú)法理解的問(wèn)題。比如明明是DDR2 800的內(nèi)存,開(kāi)機(jī)顯示只有720,因?yàn)樗麄儾粫?huì)知道當(dāng)CPU倍頻為9的時(shí)候DDR2 800,AM2的內(nèi)存控制器自動(dòng)就降到720了,8倍頻的話(huà)還要低。一旦出現(xiàn)此類(lèi)情況,通常情況下是無(wú)法對(duì)他們解釋清楚的。即使解釋了用戶(hù)還可能半信半疑的,心理就不舒服,還不如不顯示呢。
Martin跟我們說(shuō),工廠(chǎng)接到新的下單,正在開(kāi)做一批HA01 GT版的悍馬,和現(xiàn)在的標(biāo)版比,僅去掉1394功能。打算殺到700以?xún)?nèi)零售,悍馬HI01要明年1月10號(hào)才上市,HI01現(xiàn)在工程樣板配的一個(gè)很簡(jiǎn)陋功能的BIOS(連倍頻都不能調(diào)),E6300已經(jīng)能穩(wěn)定在380外頻了。
后記:12月初,我們一直無(wú)法撥通工程師Martin的電話(huà),同事說(shuō)他的“工作室”房間的燈沒(méi)有開(kāi)啟,可能他又回到臺(tái)灣監(jiān)督HI01的進(jìn)度去了。就這樣在東莞與臺(tái)灣間不停的奔走。很多時(shí)候,Martin不在工作,就在去工作的路上。
Martin不帶眼鏡。從事了20多年的研發(fā)工作,同事依然說(shuō)他“眼力”很好。在我們多次要求Martin刊登自己的照片時(shí),最后還是被婉言拒絕了?;蛟S,隱藏之后也是一種美。希望悍馬能有更多新的突破,一同期待。
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