解读主板供电系统

2016-02-24 10:18

长久以来很多用户喜欢用主板供电系统以区别主板的档次,认为供电相数越多的主板越高端。其实在不同代主板之间供电相数并没有可比性,是否需要更多或更少的主板供电相数,具体需要结合CPU一同来考虑。 

第一次主板堆料

首次主板供电相数大增以及用料革命还可以追溯到2006年,也就是Core 2那一代酷睿处理器问世之时,与其对应的是965P芯片组。之前英特尔的奔腾4和奔腾D处理器空有高主频但效率不佳发热巨大,以至于被AMD盖过了风头。

2006年Core 2诞生,低主频(E6300只有1.86GHz)和更好的单核性能彻底扭转颓势,而彻底统治市场则是因为Core 2的良好超频性能(图1)。当时只要搭配合适的965P主板,几乎每一颗E6300都可以达成2.8GHz的主频,比起默认频率几乎提升到了1.5倍的性能。

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为了发挥Core 2的潜在性能和宣传自身产品,以技嘉为首、华硕微星等等主板厂商强化供电系统,在供电区域以至于全主板改用固态电容,将主板的卖点首次从稳定过渡到做工用料(图2)。这一堆料的风潮一直持续了数年,英特尔处理器的潜能被彻底激活,以往AMD处理器的高可玩性被竞争对手获得,直到目前都难以和酷睿处理器抗衡。

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酷睿i系列处理器

后来Core 2系列处理器逐渐被i3、i5、i7处理器取代,而首代i5、i7处理器Nehalem架构时期是主板供电系统最为“疯狂”的时期。与其对应的P55芯片组入门主板也能有14相供电,而旗舰级别主板突破20相供电也不再是什么新鲜事(图3)。

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之所以有这样的变化与Nehalem架构的改进点是分不开的,Nehalem架构处理器核心都集成了内存控制器,除此以外处理器核心还集成了PCI Express 2.0控制器。处理器大范围原生多核心设计开始,i3双核四线程、i5四核、i7四核八线程都增加了主板供电系统的压力。此外酷睿处理器的睿频系统开始出现,即使用户不超频在高负载下处理器也会自动调整核心频率,虽然总TDP不会增加,但这种动态也对主板供电系统的精度提出了更高的要求。

得益于市场上10多相起步的诸多超频主板,玩家们手中的i5-750处理器可以从2.66GHz频率一跃到4.0GHz(图4),性能提升到1.5倍,玩家对主板的超频需求也进一步推动了主板供电系统特别是供电相数的突飞猛进。

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近两代供电系统不温不火

Nehalem架构之后的Sandy Bridge是近几年英特尔处理器唯一一次大幅度架构升级,不仅单核性能和同频性能对比上代Nehalem有明显提高,超频性能和温度控制也是英特尔近几代处理器当中最好的。与之对应的P67和Z68系列主板虽然没有P55时代20多相供电的“疯狂”,但也保持着10多相供电之多。比较典型的i5-2500K处理器默认主频3.3GHz,一般爱好者习惯将其超频到4.5GHz,直到今天4.5GHz的Sandy Bridge处理器对比全新架构产品依然不落伍(图5)。

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不过在这里请注意,之前英特尔主流处理器超频后主频都是原频率1.5倍左右,而在SandyBridge这一代已经降低到了1.3x倍,由于没有来自竞争对手的压力,英特尔已经无意大幅度提高自身产品的效率。不仅超频幅度降低,只有K系列处理器才能够超频也是英特尔开始限制旗下产品全面超频的信号之一。

而到了Ivy Bridge、Haswell这两代处理器,英特尔将连接处理器金属顶盖到CPU核心之间的导热物质从金属锡焊换为导热硅脂(图6)。硅脂的导热系数比起金属差上百倍,高频率的处理器热量很难发散出去。另外工艺的进步使核心面积减少,核心与金属顶盖之间接触的面积也成倍减少。散热面积和导热效率双重下降,Ivy Bridge、Haswell很难实现之前处理器超频的成绩。

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主板厂商的嗅觉是十分灵敏的,与之对应的7、8、9系芯片组也是近几年供电系统最为简单的主板。

全新Skylake和100系主板

在Haswell这一代的处理器英特尔将外部的VR电压控制模块整合进了CPU内部,这种FIVR技术简化了主板设计,所以很多Haswell平台的主板可以只用4相供电(图7),中高端主板通常也只是8相供电而已。

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英特尔FIVR技术对精确控制电压,提高供电效率有帮助,对于消费者而言主板供电系统的瘦身也带来了更便宜的产品。但FIVR会增加处理器的复杂性而且增加功耗(图8),英特尔FIVR技术在目前最新的Skylake架构被取消,VR供电模块现在重新由主板负责。所以目前Z170主板开始强化PWM供电设计,主板又开始回到10相供电起步的堆料时代(图9)。

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小结

其实观察近几年英特尔处理器和对应的主板你会发现,主板厂商其实很少为了堆料而刻意提高主板供电系统复杂性,主板供电相数完全和其对应处理器的需求对应。在同芯片组同品牌主板之间,供电更多的产品通常来讲更高端一些。之前很多品牌的不同型号主板的PCB都采用同样的设计,这也导致了一些主板上会出现空焊位。而目前几乎所有品牌的不同型号主板PCB设计都彼此独立,旗舰产品由于搭载功能更多接口更丰富会显得十分紧凑,而入门产品相对来说会显得“清爽”很多。

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