显卡PCB板培训(20210425062505)

1、显卡PCB知识介绍 评测实验中心PC评测处 吴欣 2009-1 PCE是Printed Circuit Board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PCE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

2、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% o 公版和非公版的设计目标不同: 公版并不直接卖，它们设计PCE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

3、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，因此往往用料冗余一只是在产品发布最后阶段作一些微小的改动，最 终性能夷锐不一定最点子； 、 而非公版在设鼻訐就非常灵活了，此时NV或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。 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， 虽然绸水严重，但也能保证在低频率下的稳定运行，我们不能一味的範视 它，毕竟一分价钱一分货，缩水卡血有缩爪卡i勺山咳 定位和设计目标不 同而已。 第一：NV/

4、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 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。 第一：板型千篇一律，不同厂家的产品基本完全相同，没有特 重；色、同质化严 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/M

5、OS （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。 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。下面就以主流 公版来简单举例说明： 4 层 PC氏 HD34508400GS 这类入门级核心非常小巧、64Bit低频G显存只要四颗就满足要 求，供 电十分简单，使用4层PCB只要半高设计都足矣。 6gPCB： HD36508600GT 128Bit的GP

6、U核心就比64Bit大了不少，显存虽然还是只耍4颗， 但G显存对供电和终结电阻的要求远高于G,因此大多中端卡都采用6层全 高PCB。当然，如果频率较低、简化供电的话,128Bit很容易做成4层 PCB,因此市面上低价86GT/3650大多为4层PCB设计。 8 层 PCB: HD387010 层 PCB： 8800GT 显存位宽到了 256Bit,显存增加到8颗，数据线再次翻番，同时 GPU/显存的供电模快也要比128Bit复杂很多，此时不仅PCB需要力口 长，而且层数也增加到8层或10层。 从上到下依次为：8800Ultra HD2900XT、X1950XTX 其实采用12层PCE的256B

7、it也不在少数，比如N卡和A卡的旗舰 版，自然是不考虑成本之作，为了保证豪华的供电以及高频率下的稳定运 行，就使用了奢华的12层PCE。 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

8、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这种顶级来说，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/公版，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

9、PCBHt,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。 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. 8600GT mini精致版为8层PCB设计 为了把128Bit中端卡的PCB压缩，做成HTPC用的刀卡，山于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。 频率/功耗远高于9600GT的HD3

10、870,都只采用了 8层PC氏 而公 版9600GT居然不惜工本使用10层PC氏 着实让人有些意外。 pcpop.cQ 公版9600GT非公版9600GT的代表作 公版9600GT的供电部分空空荡荡，实际上没必要使用10层PCB, 非公版9600GT都釆用了 8层PCB设计方案，这样适当的减层设计并不 会对的稳定性、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。 PCB的各个层一般可分为信号层(Signal),电源层(Power)或是地线 层(Ground)。每一层PCB板上的电路是相互独立的。在4层PCB

11、的显卡 中，信号层一般分布在PCE的最上面一层和最下面一层，而中间两层则 是电源与地线层。相对来说6层PCB就复杂了，其 信号层一般分布在 1、3、5层，而电源层则有2层。 我们就以9600GT为例，向大家说明9600GT为什么要用8层 PCB,而不用10层或6层？ 主要走显存的CMD线、PCIE信号线、所有贴片元件和芯片的焊点等 第二层：GND1 （接地层1） 整层接地 n 妾口和10输出的线等 主要是走显存的数据线、DQS、SLI （显存数据线层1） 主要是NVVDD （给GPU供电），12V, 3. 3V等，也有少量的GPIO走 线 五层：Vcc2 （显存供电层） 主要是FBVDD （给

12、Memory供电），12V （显存数据线层2） 2 Q 4 O * 主要是Memory的数据线，CLK, DQS, SLI等 同第二层相同，整层铺地线 第八层：Bot tom （背面 层） 网 PCP0RC0M 主要是PCIE的差分线、显存的CMD线、插件元件和芯片焊点等 通过层层分解8层PCB的布线就可以发现，供电就占用了两层，显存数据线也 是两层，两层接地，再加上正反两面是必不可少的两层，PCB之间各司其职、环 环 相扣，8层PCB是一种相当完美的设计方案。 如果想要把96GT做成6层PCB,就必须压缩供电、显存或接地层，这样供电电 流就不够纯净，在高频下的稳定性和良品率会降低，而且可能无

13、法通过EMI测试， 不过一般性使用应该没什么问题。 由于用户对的要求越来越高，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

14、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 分辨非公版的层数及优劣？ 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。 8层PCB：显存数据线都在内层 6层PC氏显存数据线在表层 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。但是对于普通用户来说，也只能通 过其外观来鉴别。如果连外观都有问题的PC氏质量也不一定能控制 好。事实上，很多低价的PCE都或多或少的存在这些问题： 1）、边角上是否有毛刺：优质PCB横断面非常光滑，绝对看不出 绝缘层，只有在特殊位置（一般在接口金手指附近）留有茬口；