分解到每一层!教你看透显卡PCB的奥秘

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通常衡量一款显卡的好坏,大家都会说“作工很扎实、用料全固态、高速显存、多热管豪华散热器”……这些都是非常直观、表象的东西,大家一看便知,而且高品质电容、散热、显存确实能够提高显卡性能和品质。但是,这并不是最主要的,真正影响显卡整体性能的,除了GPU和显存这两大重要芯片之外,PCB应该是排在第一位的。如果一片显卡连电路都设计不好的话,配备再好的电容和散热器可能也无法稳定运行乃至超频了。●关于PCB的基础知识:PCB是PrintedCircuitBoard的英文简称,翻译过来就是印刷线路板的意思,其主要功能是提供电子元器件之间的相互连接。PCB本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线或布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。由于目前的电子行业的工艺越发复杂、元件集成度越来越高,所以对PCB板的层数要求与日俱增。尤其是显卡,由于高中低端显卡的划分泾渭分明,因此PCB板几乎囊括了所有规格:4层、6层、8层、10层、12层、14层!PCB层数越多自然需要更多的原材料,更重要的是工艺更复杂,复杂的工艺导致废品率较高,成本自然提高不少。对于一般的显卡来说,8层板虽然比6层板仅仅增加了2层板,但成本却提高了50%-70%。●深入了解显卡PCB的方方面面:今天我们要向大家介绍的,就是关于显卡PCB设计的方方面面。通过阅读本文您将会了解到以下这些方面的知识,并揭开您心目中的疑团:{可曾想过,PCB的设计制造会有多么复杂}4楼*公版PCB好在哪,为什么备受玩家推崇?*非公版PCB又有什么优势,厂家何必多此一举使用非公版?*PCB层数是不是越多越好?为什么需要多层PCB?*PCB如此复杂,想知道是如何设计制造出来的吗?*面对各种PCB,用户应该如何辨别其优劣?无论媒体或经销商,在介绍一款显卡的时候首先会提到它是“公版”还是“非公版”,这种说法就是针对PCB设计。所以我们首先来了解下公版和非公版的概念及优缺点。●什么是公版和非公版PCB?公版产品:是按照芯片厂商提供的一套完整的芯片、PCB、供电用料等设计方案而进行生产的。公版存在的最大问题就在于市售产品千篇一律,并且普遍来说超频和性能偏低、散热一般、功能简单。非公版产品:是厂商只使用了芯片厂商的GPU,根据自己产品的需要,对公版PCB进行优化,重新设计,以达到增加功能、提升频率、强化电路等优于公版产品的目的,又或者为了达到缩减PCB层数、PCB大小、供电元件、降低频率等提高性价比的目的。不过目前市场当中的非公版产品以后者居多。●公版PCB的优缺点分析:公版卡的优势第一:NV/ATI官方设计的板型,做工用料完全不用担心,性能稳定性都经过严格测试,值得信赖;第二:公版不一定是最强的,但很可能是成本最高的,PCB层数、用料都非常奢华;第三:公版卡上市速度最快,如果您喜欢追新的话,那么可能只有公版这一种选择;第四:NV/ATI高端显卡不会轻易开放生产权限,只有公版卡。公版卡的劣势第一:板型千篇一律,不同厂家的产品基本完全相同,没有特色、同质化严重;第二:公版散热器效能勉强,温度/噪音表现不好(公版PCB+非公版散热器除外);第三:公版用料奢华,成本居高不下,而且NV/ATI往往对公版卡限价,简单来说就是贵;第四:公版卡由NV/ATI总部设计,往往采用了高端电感/电容/MOS(事实上用料冗余,没必要如此豪华),这给不同地区的工厂采购原料造成了困难(并没有考虑到世界各地的实际情况),因此产量有限,各大厂商也不愿使用公版设计。●非公版PCB的演变及歧义:早期的非公版产品当中,显卡厂商大多为了体现自己的研发实力或者其他方面,大多会开发出一些性能更好、功能更全的非公版显卡,使那时的消费者对非公版产品趋之若鹜,所以非公版显卡的出现也为显卡领域带来了更多的新鲜血液,摆脱了市场上千篇一律的产品样式。{大多数非公版都是CostDown(降低成本、缩水)版本}但随着产能的提升,和对硬件需求的极速发展以及价格的竞争上,非公版产品的质量逐渐严重缩水,搅乱了原本以高质量高性能著称的非公版产品,因此越来越多的玩家已经逐渐远离了非公版产品,转而重新投入公版产品的怀抱。至此目前在显卡市场很难找到超越公版显卡性能以及功能的产品了。而市场中多数的非公版产品几乎已经被各种缩水版的显卡所充斥着,非公版几乎成了缩水、偷工减料的代名词。因此,“非公版”这个词也似乎被越来越多的DIY玩家所排斥,“公版”开始与高品质和优秀做工挂钩。在了解了关于公版和非公版初步的概念之后,现在我们就来探讨一些更加深入的东西,那就是关于PCB的设计目的。●公版和非公版的设计目标不同:NVIDIA和ATI并不直接卖显卡,它们设计PCB的目的是为了尽可能让GPU性能不会受到PCB的限制,严谨、均衡、保守是其主要特点。因此他们很少会考虑到成本、原料采购、世界各地工厂的制造能力等客观因素;公版PCB往往是先于GPU而设计的,也就是说GPU尚未出世,公版PCB已经准备就绪了,然后再把GPU焊上去,来检验其性能表现。由于这种PCB在设计时只停留在理论阶段,对GPU的电气特性尚未吃透,因此往往用料冗余,只是在产品发布最后阶段作一些微小的改动,最终性能表现不一定最好;而非公版在设计时就非常灵活了,此时NVIDIA/ATI已经将成品GPU及公版设计方案交付合作伙伴,厂商可以在此基础上自由发挥,优化布线和供电设计,当然也可以在条件许可的情况下降低成本。●非公版也有好坏之分,缩水也是情有可原所以可以这么说,非公版不一定比公版差,一些厂商精心设计的非公版PCB成本可能比公版低一些,但性能反而更好。换句话说,既然以更小的代价可以实现更多的功能和更强的性能,有什么必要大动干戈使用豪华PCB呢?{同型号显卡中,价格最低的往往就是“缩水”卡}当然也有片面追求低成本的非公版PCB,这种设计一般针对低端市场,虽然缩水严重,但也能保证在低频率下的稳定运行,我们不能一味的鄙视它,毕竟一分价钱一分货,缩水卡也有缩水卡的市场,定位和设计目标不同而已。稍有DIY知识的玩家都会以PCB层数来判定其好坏,因为10层板肯定比8层或6层板的成本高,基于一分价钱一分货的考虑,大家都形成了定势思维,其实这完全是一个误区!●主流显卡PCB层数解析:基本上,PCB层数是由数据线密度所决定的,这其中显存位宽和供电模快能够直接影响数据线的规模,因为高端(高位宽)的GPU针脚数更多、需要更多数量的显存颗粒、需要更加复杂的供电模快。下面就以NVIDIA/ATI的主流公版显卡来简单举例说明:继续增加显存位宽,对PCB的承受力又是一次严峻的考验,G80和R600都是怪兽级核心,供电的负担也非常沉重。NVIDIA给384Bit的8800GTX/Ultra使用了加长型的12层PCB,而AMD在512Bit的HD2900XT上首次启用14层PCB!现在大家就可以直观的看到,14层PCB的优势就在于集成度更高,HD2900XT无论位宽还是功耗都比8800Ultra大,但是PCB反而控制得更短。●PCB板的层数越多越好吗?通过上面的实例分析就可以了解到,PCB设计成多少层完全是由线路复杂程度决定的,如果4层板无法排布密密麻麻的走线,那么就必须多开几层,使用6层板,此时6层板就给研发人员提供了广阔的空间,从而能够合理的细分数据线路,最大限度的降低信号串扰。如果6层板已经足够用了,那么使用8层板就是一种浪费。PCB层数越多,可容纳的线路也越多,但不同层PCB板的交迭,加深了线路设计的难度。如不小心弄巧成拙,可能会发生8层板与6层板的功能/性能完全一样,却徒增不少成本。当然成本倒还是其次,关键更多层的PCB在沾合时对精度要求更高,而且线路损耗增大,实际上数据线在各层之间绕来绕去反而不利于信号传输。因此,通常大家说多层PCB能够降低干扰、提高稳定性,其实也是相对而言的,要具体问题具体分析。HD3870核心频率高达800MHz、GDDR4显存达到了2250MHz,8层足够了何必用10层呢?对于8800GTX/Ultra这种顶级显卡来说,NVIDIA没必要在PCB上节约成本,12层就够了没必要用14层,因此PCB层数多少根性能好坏、做工优劣并无直接关系。上页所举的例子都是NVIDIA/ATI公版显卡,对于非公版来说,可选择方案就非常多了。由于公版卡用料冗余,所以厂商在设计非公版PCB时,大多会选择降低PCB层数,但如果把比公版PCB低的非公版都定义为缩水的话,未免有些偏颇了。●罕见的PCB加层显卡:8层板8600GT公版8600GT和更高频的8600GTS都是6层PCB设计,一些便宜的低频8600GT采用了4层PCB设计,但也有些特殊的8600GT竟使用了8层PCB,我们不禁要问这有必要吗?{七彩虹8600GTmini精致版为8层PCB设计}这不是款普通显卡,为了把128Bit中端卡的PCB压缩,做成HTPC用的刀卡,由于PCB面积直接缩小一半,集成度大增,6层布线捉襟见肘,此时使用8层虽然成本增加,但有助于提高稳定性、并保证刀卡的频率不低于普通全高卡,对于HTPC用户来说无疑是极具吸引力的。●超越公版的PCB减层显卡:8层板9600GT前文中曾提到过,频率/功耗远高于9600GT的HD3870,都只采用了8层PCB,而公版9600GT居然不惜工本使用10层PCB,着实让人有些意外。{公版9600GT的供电部分空空荡荡,实际上没必要使用10层PCB}实际上P456是在P393的基础上稍作修改而开发的,所以沿用了8800GTS/GT的10层PCB设计,其实对于功耗发热更低的9600GT来说,根本没有必要使用10层PCB,8层已经是绰绰有余了。{非公版9600GT的代表作:豪华的8层PCB}因此,市面上很多非公版9600GT都采用了8层PCB设计方案,这样适当的减层设计并不会对显卡的稳定性、超频、品质造成负面影响,反倒是可以增添新功能、加强供电、提高超频能力,而且合理的用料以更低的成本实现了更高的性能,是极具性价比之选。由于用户对显卡的要求越来越高,千篇一律的公版卡已经无法满足所有人的需要,而且多数厂商也不愿意使用公版PCB,因为成本高、功能少、性能也一般。因此大家就会发现这样一种现象,在一款新品(如9600GT)发布的第一个月内,基本上就是公版卡的天下,因为公版卡无需重新设计拿来就能用,可以迅速出货抢市场。而在稍后的第二个月甚至第三个月,非公版设计就如雨后春笋般冒出来,这也代表着该产品正式走入成熟期,不但性能被完全释放,而且价格也更加平易近人,是出手购买的最佳时期!现在市面上的非公版显卡是五花八门,这对于广大用户来说既有利也有弊。好处就是有了非常多的选择方案,坏处就是不同型号的品质良莠不齐。那么,我们该如何分辨非公版显卡的层数及优劣?●如何识别显卡PCB的层数?理论上,PCB是多少层可以数出来的,因为PCB实际上就是绝缘层和线路层粘合压制而成的,类似于建材用的那种多层胶合板,只不过PCB通常都是偶数而胶合板是奇数。在PCB断面可以分辨出绝缘层和线路层的材质明显不同,但是6层以上的PCB粘合非常严密,肉眼基本无法分辨率,除非借助高倍放大镜或者显微镜。既然肉眼无法分辨,就只能通过经验或者表象来“估算”了,公版PCB的层数是固定的,有些非公版只是在公版的基础上进行了小幅改进(大多针对供电模块),如果看上去比较相似的话,其层数必然和公版完全相同。通过前面对8层PCB96GT的解剖可以看出,想要对256Bit显卡的PCB进行压缩,就不得不对显存布线下手,因此6层板的显存数据线有绝大多数分布在显卡正反两面的表层,这个一眼就能看出,很容易分辨。对于128Bit的中端卡来说,通过显存数据线分辨PCB层数同样是一个行之有效的方法,数据线隐藏在内层的一般就是6层,表层的就是4层。●如何判断显卡PCB的优劣?一款PCB需要经过各种各样非常严格的测试才能得出其性能和稳定性的表现,很难通过外观辨别其优劣。但是对于普通用户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