未来的主板无“电容”?昂达新P965透析供电趋势--Intel处理器将突破5GHz,主板供电设计新挑战
  • cong
  • 2006年12月07日 04:49
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2006年9月28日在美国旧金山举行的2006年秋季英特尔信息技术峰会(IDF)上,英特尔公司高级副总裁兼数字企业事业部总经理帕特•基辛格(Pat Gelsinger)对外坚称,Intel处理器将继续追随摩尔定律,开发主频超过5GHz的CPU。

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Intel总裁深信摩尔定律仍不过时。

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越来越多的发烧友通过超频实现了5GHz的突破。

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超频体质不错的E6300也引起了玩家的热烈追捧。

自PD处理器发布以来,Intel已经对全球板卡合作伙伴多次要求加强CPU供电部分的设计和保护,渐渐的4相供电和不少于20000微法滤波电容等方案开始从915P时代逐渐普及,但随着四核和5GHz处理器的出现,Intel处理器的集成度在进一步加速,这对运转已两年多的现行MB供电设计提出新的考验。

■ 主板厂商在行动,新P965主板提出“数字供电”

Intel对目前据高不下的CPU发热量没有提出更直接的解决办法,CPU的功耗无法遏制只能延缓。因为无论制程怎么提高,只要处理器频率和集成的内核数量在攀升,功耗就会增长。面对因发热量提升带来的返修增长,主板厂商也在自己寻求解决办法。

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为了满足超频时CPU对功耗的需求,技嘉965P-DQ6使用了恐怖的12相供电。

9月份技嘉发布了板载12相供电的965P-DQ6主板,通过增加多相分流电路,缓解超频过程中对单相电流的供电压力,让高频更为稳定。多相供电已经不止一次出现在技嘉的产品中,发烧级玩家也颇为认可,但多相供电必须增加数倍于以往的元器件,这些密集的元件大幅增加了CPU供电部分的发热量,为此技嘉不得不为CPU供电模块安装硕大的一体式热管散热器加速热量的传递。

还有一种供电改良的方式近期颇为热门。今年台北COMPUTEX 2006电脑展上,DFI展示了一款模样诡异的主板:LanParty UT CFX3200-M2R。在CPU周围,传统的供电系统已被打破。高耸的电容已经消失的无影无踪,这款标价2999元的LanParty UT CFX3200-M2R引起了玩家的强烈兴趣,难道未来的主板将不需要PWM吗?

硬件玩家都知道,主板CPU的供电部分一直由传统的铝制电解电容、MOSFET开关式场效应管、扼流线圈以及PWM控制芯片构成,主要作用是将输入的12V直流电压降至适用于CPU的0.8-2.3V低电压。如何不通过增加更多的元件就能维护系统的稳定同时又不计划发热量的矛盾呢?厂商在思考能否用其他更简练的元件系统来完成这一流程。

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DFI LanParty UT CFX3200-M2R打破传统CPU供电系统

DFI这款全新主板采用了一种名为“数字式PWM供电”的新方式,它主要将传统的铝制电解电容、MOSFET、扼流线圈元件更换为数控电气性能更高的贴片/BGA封装元件,有效避免传统铝制电解电容大功耗下不稳定、爆浆等问题。但这款主板在市场化道路上面临一个难题,BGA封装的一体式电感线圈目前全球只有美国一家名为CB的工厂出品,造价是传统扼流线圈的5倍,而且产能无法适应主板规模化生产的需求。

尽管售价2999元的DFI LanParty UT CFX3200-M2R目前仍停留在骨灰级玩家收藏层面,但“数字式PWM供电”技术却为未来大功耗处理器的供电设计指明了方向。

■最有可能在主流市场普及“数字式PWM供电”技术的机会来了

昂达主板曾最早在主流产品中使用一度被服务器高端垄断的军工级富士通R5型固态电容,我们熟悉的NF4S、N61G、N61GT等AMD主板都被因为良好的超频和稳定性受到大众玩家的喜爱。

12月4日昂达针对Intel平台高调发布了经过半年研测的“Hyper PWM”供电技术,在首款基于该技术的昂达965PT主板上我们惊喜的发现了“数字式PWM供电”的身影。

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昂达965PT主板基于P965+ICH8芯片组设计,与同类P965主板最大的不同在于它的CPU供电部分,这就是被成为“Hyper PWM”的供电技术。

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小编发现,与DFI “数字式PWM供电”技术类似,昂达965PT主板的CPU供电部分不使用常见的液态电解电容,转而采用电气性能更稳定的陶瓷电容(MLCC)替代液态电解电容。陶瓷电容(MLCC)最大的特点是耐高温、抗高压,以6.3V/10uF的型号陶瓷电容为例,它必须满足150度以上高温工作和承受400V瞬间直流电不穿的测试,耐压性能是液态电解电容的4倍,体积更只有后者的1/25,大大精简了主板主供电部分的设计,也解决了一大散热难题。在MOSFET和电感部分为了适应工业化规模生产的需要,昂达965PT没有采用DFI的一体式BGA封装元件,仍延用了封闭式电感和英飞凌MOSFET。请看上图编号为R22M来自美国TOKO半导体的封密电感,它的内部结构是氧体瓷芯+线圈,阻抗在0.9~1.0mΩ,比同类线圈低一倍,价格仅为DFI一体式BGA封装电感的1/3。这样的电路设计既完整了“数字式PWM供电”模块的架构又控制了成本,为这项技术下一步在主流玩家中的普及打下了基础。

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昂达965PT使用的MLCC陶瓷电容需要经受近400V瞬间电击不被击穿穿的测试。

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经过参数改进的ISL6326四相电源PWM控制芯片,有效提高CPU供电频率,并降低对滤波电容容值的要求。

很多玩家可能会有疑问,陶瓷电容的容值这么小,它能起到大容量铝制电解电容的作用么?

小编了解到,从技术层面实现小容值陶瓷电容替代大容值铝制电解电容有个基本原理。电容的主要作用有滤波、去耦、耦合等,应用在主板主供电部分的电容主要作用为滤波。昂达965PT主板的工程师调整了PWM控制芯片ISL6366的硬件参数,让开关式MOSFET运行在更高的频率下,参数提高后,电流纹波会变小这样对电容的容值要求就没那么大了。经过电路测算,带相同的负载电流,有无大电容,“Hyper PWM”供电都能将电流纹波都做到了一样。

作为首款采用“数字式PWM供电”技术的P965主板,昂达965PT也在多媒体外围装备方面下足了心思。

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已经很久没有看到主板上带两片Flash ROM芯片,昂达965PT和它的“Dual BIOS”技术试图延续这项经典功能。上图中的两片BIOS并不是简单的主从关系(Master/Slave),而是处于完全对等的地位(Peer to Peer)。除了具备双BIOS的安全防护功能之外,更出色的是可以让两片BIOS分别设置不同的启动环境,形成各种各样的设置组合,使BIOS变得富有创意。BIOS1和BIOS2都是可以独立启动的系统,两片BIOS相互之间可以进行资料重写,所以如果一个BIOS损坏了,不但可以马上转另一个BIOS启动,而且还可以利用内容完好的BIOS来修复被破坏的BIOS。

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千兆网络适配器也是Intel数字家庭环境必备的组件,昂达965PT双戟版更配备了双千兆网卡模块,这款支持组建无盘终端的Realtek8110SC硬千兆网卡控制器能有效降低网络掉线和超频带来的网卡失效情况。

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965PT的供电部分还附送了纯铝散热鳍片,进一步降低MOSFET的发热量。板载Debug数字侦错器方便玩家判断系统状态,同时接口埠提供的8声道音频系统还带有同轴数字音频输入、输出接口。

我们经常在高端显卡上看到钽电容,同样是小体积、高电气标准的方案,厂商为什么更倾向在“数字式PWM供电”技术中选择陶瓷电容呢?

原来容量大的陶瓷电容(≥1uF)通常会具有很低的ESR(<20mΩ),而昂达965PT选用的muRata(日本村田)医械级陶瓷电容ESR甚至低至5mΩ,对于主要功能为滤波的主板CPU供电电容来说,有效降低供电发热量显得更为重要,所以即使钽电容同样体积小巧,板卡工程师更倾向选用ESR更低的陶瓷电容。

通过对上述技术的揣摩,我们不难发现一波针对CPU的供电革命在板卡厂商中已经愈演愈烈,在各类技术中“数字式PWM供电”有可能成为配套Intel多核、高频处理器主流解决方案,前提是基于该技术的主板能够把零售价格控制在合理的范围内,至少不能与常规供电方式的同类主板高太远。小编已经获悉,昂达965PT即将上市,以该品牌一贯针对主流玩家的市场定位看,“数字式PWM供电”主板有望进入主流人群视线。

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