顯卡PCB板培訓(xùn)(20210425062505)

1、顯卡PCB知識介紹 評測實驗中心PC評測處 吳欣 2009-1 PCE是Printed Circuit Board的英文簡稱,翻譯過來就是印刷線 路 板的意思，其主要功能是提供電子元器件之間的相互連接。PCB本身的基 板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可 以看到的細小線 路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在制造過程中部份被 蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細 小線路了。這些線路被稱作導(dǎo) 線或布線，并用來提供PCE上零件的電路連接。 由于目前的電子行業(yè)的工藝越發(fā)復(fù)雜、元件集成度越來越高，所以 對PCB板的層數(shù)要求與日俱增。尤其是顯卡，由于高中低端顯 卡的劃分涇 渭分

2、明，因此PCB板幾乎囊括了所有規(guī)格：4層、6層、8層、10層、12 層、14層！ PCB層數(shù)越多自然需要更多的原材料，更重要的是工藝更復(fù)雜，復(fù)雜 的工藝導(dǎo)致廢品率較高，成本自然提高不少。對于一般的顯卡 來說，8層 板雖然比6層板僅僅增加了 2層板，但成本卻提高了 50%- 70% o 公版和非公版的設(shè)計目標不同: 公版并不直接賣，它們設(shè)計PCE的目的是為了盡可能讓GPU性能 不會受到PCB的限制，嚴謹、均衡、保守是其主要特點。因此他們很少 會考慮到成本、原料采購、世界各地工廠的制造能力等客觀因素。公版 PCB往往是先于GPU而設(shè)計的，也就是說GPU尚未出世，公版PCB已 經(jīng)準備就緒了，然后再把

3、GPU焊上去，來檢驗其性能表現(xiàn)。 由于這種PCB在設(shè)計時只停留在理論階段，對GPU的電氣特性尚未吃 透，因此往往用料冗余一只是在產(chǎn)品發(fā)布最后階段作一些微小的改動，最 終性能夷銳不一定最點子； 、 而非公版在設(shè)鼻訐就非常靈活了，此時NV或ATI已經(jīng)將成品GPU及 公版設(shè)計方案交付合作伙伴，廠商可以在此基礎(chǔ)上自由發(fā)揮，優(yōu)化布線和 供電設(shè)計，當(dāng)然也可以在條件許可的情況下降低成本。 當(dāng)然也有片面追求低成本的非公版PCB,這種設(shè)計一般針對低端市場， 雖然綢水嚴重，但也能保證在低頻率下的穩(wěn)定運行，我們不能一味的範視 它，畢竟一分價錢一分貨，縮水卡血有縮爪卡i勺山咳 定位和設(shè)計目標不 同而已。 第一：NV/

4、ATI官方設(shè)計的板型，做工用料完全不用擔(dān)心，性能穩(wěn)定性都經(jīng)過嚴格 測試，值得信賴； 第二：公版不一定是最強的，但很可能是成本最高的，PCB層數(shù)、用料都非常奢 第三：公版卡上市速度最快，如果您喜歡追新的話，那么可能只有公版這一種選 擇； 第四NV/ATI高端顯卡不會輕易開放生產(chǎn)權(quán)限，只有公版卡。 第一：板型千篇一律，不同廠家的產(chǎn)品基本完全相同，沒有特 重；色、同質(zhì)化嚴 第二：公版散熱器效能勉強，溫度/噪音表現(xiàn)不好（公版PCB+非公版散熱器除外）； 第三：公版用料奢華，成本居高不下而且NV/ATI往往對公版卡限價，簡單來說 就是貴； 第四：公版卡由NV/ATI總部設(shè)計，往往采用了高端電感/電容/M

5、OS （事實上用 料冗余，沒必要如此豪華），這給不同地區(qū)的工廠采購原料造成了困難（并沒有考 慮到世界各地的實際情況），因此產(chǎn)量有限，各大廠商也不愿使用公版設(shè)計。 基本上，PCB層數(shù)是由數(shù)據(jù)線密度所決定的，這其中顯存位寬和 供電 ?？炷軌蛑苯佑绊憯?shù)據(jù)線的規(guī)模，因為高端（高位寬）的GPU針腳數(shù)更 多、需要更多數(shù)量的顯存顆粒、需要更加復(fù)雜的供電?？?。下面就以主流 公版來簡單舉例說明： 4 層 PC氏 HD34508400GS 這類入門級核心非常小巧、64Bit低頻G顯存只要四顆就滿足要 求，供 電十分簡單，使用4層PCB只要半高設(shè)計都足矣。 6gPCB： HD36508600GT 128Bit的GP

6、U核心就比64Bit大了不少，顯存雖然還是只耍4顆， 但G顯存對供電和終結(jié)電阻的要求遠高于G,因此大多中端卡都采用6層全 高PCB。當(dāng)然，如果頻率較低、簡化供電的話,128Bit很容易做成4層 PCB,因此市面上低價86GT/3650大多為4層PCB設(shè)計。 8 層 PCB: HD387010 層 PCB： 8800GT 顯存位寬到了 256Bit,顯存增加到8顆，數(shù)據(jù)線再次翻番，同時 GPU/顯存的供電?？煲惨?28Bit復(fù)雜很多，此時不僅PCB需要力口 長，而且層數(shù)也增加到8層或10層。 從上到下依次為：8800Ultra HD2900XT、X1950XTX 其實采用12層PCE的256B

7、it也不在少數(shù)，比如N卡和A卡的旗艦 版，自然是不考慮成本之作，為了保證豪華的供電以及高頻率下的穩(wěn)定運 行，就使用了奢華的12層PCE。 通過上面的實例分析就可以了解到，PCB設(shè)計成多少層完全是由線路復(fù)雜程 度 決定的，如果4層板無法排布密密麻麻的走線，那么就必須多開幾層，使用6層 板，此時6層板就給研發(fā)人員提供了廣闊的空間，從而能夠合理的細分數(shù)據(jù)線路，最 大限度的降低信號串?dāng)_。 如果6層板已經(jīng)足夠用了，那么使用8層板就是一種浪費。PCB層數(shù)越多，可 容納的線路也越多，但不同層PCB板的交迭，加深了線路設(shè)計的難度。如不小心 弄 巧成拙，可能會發(fā)生8層板與6層板的功能/性能完全一樣，卻徒增不少成

8、本。當(dāng)然 成本倒還是其次，關(guān)鍵更多層的PCB在沾合時對精度要求更高，而且線路損耗增 大，實際上數(shù)據(jù)線在各層之間繞來繞去反而不利于信號傳輸。 因此，通常大家說多層PCB能夠降低干擾、提高穩(wěn)定性，其實也是相對而言 的，要具體問題具體分析。HD3870核心頻率高達800MHz、GDDR4顯存達到了 2250MHz, 8層足夠了何必用10層呢？對于8800GTX/Ultra這種頂級來說，沒必要 在PCB上節(jié)約成本，12層就夠了沒必要用14層，因此PCB層數(shù)多少根性能好壞、做 工優(yōu)劣并無直接關(guān)系。 上頁所舉的例子都是/公版，對于非公版來說，可選擇方案就非常多了。由于公 版卡用料冗余，所以廠商在設(shè)計非公版

9、PCBHt,大多會選擇降低PCB層數(shù)，但 如果把 比公版PCB低的非公版都定義為縮水的話，未免有些偏頗了。 公版8600GT和更高頻的8600GTS都是6層PCB設(shè)計，一些便宜的 低頻8600GT采用了 4層PCB設(shè)計，但也有些特殊的8600GT竟使用了 8 層 PCB. 8600GT mini精致版為8層PCB設(shè)計 為了把128Bit中端卡的PCB壓縮，做成HTPC用的刀卡，山于PCB面 積直接縮小一半，集成度大增，6層布線捉襟見肘，此時使用8層雖然成 本增加，但有助于提高穩(wěn)定性并保證刀卡的頻率不低于普通全高卡，對于 HTPC用戶來說無疑是極具吸引力的。 頻率/功耗遠高于9600GT的HD3

10、870,都只采用了 8層PC氏 而公 版9600GT居然不惜工本使用10層PC氏 著實讓人有些意外。 pcpop.cQ 公版9600GT非公版9600GT的代表作 公版9600GT的供電部分空空蕩蕩，實際上沒必要使用10層PCB, 非公版9600GT都釆用了 8層PCB設(shè)計方案，這樣適當(dāng)?shù)臏p層設(shè)計并不 會對的穩(wěn)定性、超頻品質(zhì)造成負面影響，反倒是可以增添新功能、加強 供電、提高超頻能力，而且合理的用料以更低的成本實現(xiàn)了更 高的性能，是極具性價比之選。 PCB的各個層一般可分為信號層(Signal),電源層(Power)或是地線 層(Ground)。每一層PCB板上的電路是相互獨立的。在4層PCB

11、的顯卡 中，信號層一般分布在PCE的最上面一層和最下面一層，而中間兩層則 是電源與地線層。相對來說6層PCB就復(fù)雜了，其 信號層一般分布在 1、3、5層，而電源層則有2層。 我們就以9600GT為例，向大家說明9600GT為什么要用8層 PCB,而不用10層或6層？ 主要走顯存的CMD線、PCIE信號線、所有貼片元件和芯片的焊點等 第二層：GND1 （接地層1） 整層接地 n 妾口和10輸出的線等 主要是走顯存的數(shù)據(jù)線、DQS、SLI （顯存數(shù)據(jù)線層1） 主要是NVVDD （給GPU供電），12V, 3. 3V等，也有少量的GPIO走 線 五層：Vcc2 （顯存供電層） 主要是FBVDD （給

12、Memory供電），12V （顯存數(shù)據(jù)線層2） 2 Q 4 O * 主要是Memory的數(shù)據(jù)線，CLK, DQS, SLI等 同第二層相同，整層鋪地線 第八層：Bot tom （背面 層） 網(wǎng) PCP0RC0M 主要是PCIE的差分線、顯存的CMD線、插件元件和芯片焊點等 通過層層分解8層PCB的布線就可以發(fā)現(xiàn)，供電就占用了兩層，顯存數(shù)據(jù)線也 是兩層，兩層接地，再加上正反兩面是必不可少的兩層，PCB之間各司其職、環(huán) 環(huán) 相扣，8層PCB是一種相當(dāng)完美的設(shè)計方案。 如果想要把96GT做成6層PCB,就必須壓縮供電、顯存或接地層，這樣供電電 流就不夠純凈，在高頻下的穩(wěn)定性和良品率會降低，而且可能無

13、法通過EMI測試， 不過一般性使用應(yīng)該沒什么問題。 由于用戶對的要求越來越高，千篇一律的公版卡已經(jīng)無法滿足所有人的需要， 而且多數(shù)廠商也不愿意使用公版PCB,因為成本高、功能少、性能也一般。因此大 家就會發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，在一款新品（如9600GT）發(fā)布的第一個月內(nèi)，基本上 就是公版卡的天下，因為公版卡無需重新設(shè)計拿來就能用，可以迅速出貨搶市場。 而在稍后的第二個月甚至第三個月，非公版設(shè)計就如雨后春筍般冒出來，這 也代表 著該產(chǎn)品正式走入成熟期，不但性能被完全釋放，而且價格也更加平易近 人，是出 手購買的最佳時期！ 現(xiàn)在市面上的非公版是五花八門，這對于廣大用戶來說既有利也有弊。好處 就 是有了

14、非常多的選擇方案，壞處就是不同型號的品質(zhì)良莠不齊。那么，我們該如何 分辨非公版的層數(shù)及優(yōu)劣？ 理論上，PCB是多少層可以數(shù)出來的，因為PCB實際上就是絕緣 層 和線路層粘合壓制而成的，類似于建材用的那種多層膠合板，只不過PCB 通常都是偶數(shù)而膠合板是奇數(shù)。在PCB斷面可以分辨出絕緣層和線路層的 材質(zhì)明顯不同，但是6層以上的PCB粘合非常嚴密，肉 眼基本無法分辨 率，除非借助高倍放大鏡或者顯微鏡。 8層PCB：顯存數(shù)據(jù)線都在內(nèi)層 6層PC氏顯存數(shù)據(jù)線在表層 一款PCB需要經(jīng)過各種各樣非常嚴格的測試才能得出其性能和穩(wěn)定 性的表現(xiàn)，很難通過外觀辨別其優(yōu)劣。但是對于普通用戶來說，也只能通 過其外觀來鑒別。如果連外觀都有問題的PC氏質(zhì)量也不一定能控制 好。事實上，很多低價的PCE都或多或少的存在這些問題： 1）、邊角上是否有毛刺：優(yōu)質(zhì)PCB橫斷面非常光滑，絕對看不出 絕緣層，只有在特殊位置（一般在接口金手指附近）留有茬口；