曾经顶级如今山寨 主板供电十年发展史

产品：880GM-E41 微星 主板

主板供电改变之相数独立

    前言：2001年至2010年，是中国经济快速发展的十年，也是中国IT快速发展的十年。在这十年里，个人计算机从一个售价万元的奢侈品快速变化为廉价的生活必需品。十年间计算机规格、性能发生了巨大的变化，于此同时主板的用料、设计同样发生了明显的变化。今天笔者就带大家一起回顾十年主板供电变化。

    如果你是一名刚刚接触电脑硬件的用户，那么你将无法接受一块2001年生产的主板。在一块标准的ATX主板上，稀稀疏疏的镶嵌着那么几个电气元件，加之土黄色或者绿色的PCB基板，用现在一个比较流行的词来形容就是“山寨”。不过就是这看上去很“山寨”的主板或许就是出自华硕、技嘉、微星之手。这时我们就不得不感叹10年间主板变化之大。

10年前华硕P3B-F主板不过如此

●处理器供电相数变化

    随着处理器制造工艺（135nm-32nm）、晶体管数量的快速增长，处理器供电电路最明显的变化就是供电相数越来越多。回顾2001年的440BX系列主板，简洁的2相供电足以满足用户超频的需要。再来看看如今的主板，5相供电刚刚起步，10相供电似乎才是主流，20相以上才敢说超频。

如今主板夸张的处理器供电电路

    而随着处理器集成功能的增多，处理器供电电路已经从过去的N相供电发展成独立供电，即N+1相。AMD主板率先采用这种供电方式，主要原因是为了满足速龙/闪龙处理器核心以及内存控制器的供电需要。

集成了GPU核心的酷睿i3 530处理器

    集成内存控制器获得的性能提升显而易见，因此在Intel X58时代同样将内存控制器集成到处理器内部。不但如此，新的Intel Core i3 530处理器将GPU核心也集成到了处理器内存。内存供电电路升级为N+1+1相供电方式。

编辑点评：

    供电相数的增加代表了处理器功耗的增加以及对供电电流要求更为苛刻。多相处理器供电和相数独立更有利于为处理器提供更稳定、更纯净的电流。不过凡事有度，过多的处理器供电很难发挥功效，算得上是一种浪费。

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产品：Maximus III Extreme 华硕 主板

主板改变用料改变之电感

    除了供电相数的变化十分明显外，处理器供电用料的改变同样引人注意。由于处理器供电用料包含电感、电容、场效应管三部分构成，因此笔者将主板用料十年间的改变分为三部分讲解。

●主板改变用料改变之电感

　　充足而纯净的电流是保证主板稳定工作的重要条件。因此，主板上设计了很复杂的电路已完成对供电电流进行滤波处理。其中电感和电容主要是用来对电流进行滤波的。由于电感有蓄能的特点，所以电流先流过电感以便滤掉一部分高频杂波，再流过电容进一步滤掉其余的杂波，因此电感的性能就充分影响到了整个主板供电的纯净度。

    输出扼流圈，俗称电感。它的作用是让输出的电流尽可能的平滑。由于每相供电一般配备一个电感，因此我们一般通过电感数量来判断主板的供电相数。主板领域，常见的电感有线圈电感、半封闭电感和全封闭电感。

电感原理图

    2001年-2004年前后主板使用的全部为线圈电感。线圈电感有一个很大的缺点──高频噪音。当CPU需要极高的电流量时，线圈、金属棒都处于满载的状态，产生的磁力让两者互相干扰而震动，因而产生高频的噪音，音量依负载程度而不同，从人耳听不到10分贝，到没有人受得了的30分贝都有可能。

三种电感外观区别明显

    影响电感性能的主要是线圈和磁芯。新型的铁素体全封闭电感采用的是线径很粗的线圈和高导磁率、不易饱和的新型磁芯，所以不需要很多的绕线圈数就可以得到足够的磁通量，因此被越来越多的主板生产商所采用。

产品：TA890GXE 映泰 主板

主板供电用料改变之电容

    说完电感，我们来说一说常被厂家炒作的电容。与电感的工作性质基本相同，电容的功能主要是过滤掉供电电流中不需要的杂波。

    2001年主板的供电电路中主要使用的是电解电容，但从2005年Intel发出倡议，所有搭配Intel处理器的主板需在供电部分采用固态电容之后。各大厂商纷纷响应Intel的呼吁，固态电容的风潮随之席卷开来，最终延续到全固态电容成为好主板的一项重要指标。

曾被疯狂炒作的富士通电容

    从电解电容升级到固态电容最大优势是避免了电容漏液问题的发生。固态电容即有机半导体固态聚合物电容器，具有高频低阻抗（10毫欧）、高温稳定（-50度~+125度）、快速放电、减小体积、无漏液，等特点。在85℃的工作环境中，寿命最高可达40,000小时。

全固态电容

    升级固态电容带来的成本提升也是非常明显的，因此如今的中低端主板仍大量使用电解电容。

钽电容用料更加豪华

    似乎觉得固态电容还不能避免爆浆问题的出现，因此在某些MINI-ITX板型主板或高端主板采用了更加豪华的钽电容供电用料。

主板供电用料改变之MOSFET

     除了电容、电感外，处理器供电用料发生改变的还包括场效应管(MOSFET)，一般被叫做MOS管。MOSFET应用于电流的放大，由于MOSFET的输入阻抗很高，因此MOSFET非常适合用作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换，同时用作可变电阻，以获得恒流源。   

     MOSFET在供电电路里表现为受到栅极电压控制的开关。每相的上桥和下桥轮番导通，对这一相的输出扼流圈进行充电和放电，这样就在输出端得到一个稳定的电压。

传统供电三脚MOSFET

    MOSFET应该是主板用料中被使用最稳定的电子器件，由于ST和ON的三脚MOS供货稳定，性能稳定，所以是目前厂商最常采用的产品。不过也有主板厂商提出了不同的用料方案，第一种是八脚MOSFET另一种是DrMOS。

八脚MOSFET

    八脚MOSFET在大部分参数上与传统3脚MOS差距不大，最主要的优势在于拥有超低的内阻值。其典型内阻值有3.2mΩ，与目前市场上使用量最大的ST和ON的3脚MOS相比降幅达到60%以上。正是由于内阻较小，八脚MOSFET拥有更低的发热量。

微星DrMOS

    DrMOS与传统MOSFET差别较大。在结构上DrMOS将传统MOSFET供电中分离的两组MOS管和驱动IC整合在一片芯片中。因此DrMOS能在主板高负荷运作时，比其他厂牌同级主板有更高的用电效率，减少能源浪费，进而达到省电的效果。此外，系统在高负荷运作时，DrMOS芯片的发热量低，减少了热能产生，自然也降低了风扇噪音，增加系统稳定性。

编辑点评：

    为了满足处理器供电以及用户超频的需要，如今的主板处理器供电电路相比10年前不但规模更加庞大，用料也更加讲究。我们不可否认，好的用料对系统的稳定性、兼容性、超频性都有一定影响，但我们还要承认，更优秀的用料直接增加了主板的成本，最终由消费者买单。

产品：GA-X58A-UD9 技嘉 主板

主板供电改变之供电方式

    2001年-2010年的十年间主板处理器供电的相数、用料的变化是显而易见的。除此之外，在这十年里，主板处理器供电电路的供电方式同样发生了改变。其主要的改变形式是开关驱动的位置改变。

    在传统供电模式中，驱动开关被整合到PWM控制器内部。这种供电方式只使用于供电相数较少的主板中。由于成本低廉，因此目前所有5相供电以下的主板均采用这种方式。

RT8855 PWM芯片可实现4相供电控制

    将驱动开关整合到PWM控制器内部的缺点同样明显，随着供电的相数越来越多，如果PWM控制器集成度过高，功耗上升会导致PWM控制器的开关驱动温度升高，从而引起性能的降低。因此很多5相供电（不含）以上的主板供电电路均会将驱动开关分离出来，这就造就了另一种供电方案。

红线内标出的独立驱动开关

    由于驱动开关从PWM芯片中分离出来后，可以与FET摆放在一起，因此对FET的驱动能力会强很多，干扰也会变小。正是基于诸多优势，在中高档主板以及多相供电主板中常会使用这种方式。

技嘉X58A-UD9供电电路

    说到第三种方式，笔者不得不再次谈一谈微星DrMOS。前面谈到，DrMOS将传统MOSFET供电中分离的两组MOS管和驱动IC整合在一片芯片中，这就构造了第三种供电方式。这种供电方式的优势是明显的，但由于成本太高因此仅有少数主板使用。（技嘉X58A-UD9主板就是使用了这种供电方式）。

编辑点评：

    正是由于第一种供电方式成本较低，因此我们看到无论是Intel主板还是AMD主板，中低端产品都采用了5相供电以下的处理器供电电路。微星则在高端产品中不惜余力的使用奢华的用料，不但加入了钽电容，更使用了豪华的DrMOS供电电路。

产品：迷尔N7A 翔升 主板

主板供电改变之数字供电

    在上一页中，三种方式都没有脱离模拟供电的范围。在十年的主板发展史中，有主板使用了更为豪华的供电电路，这就是数字供电。数字供电相比模拟供电本质区别在于对电流模拟调整方式上的不同，但工作原理是完全相同的。

    数字供电在超频方面获得的优势是明显的。数字供电模块会主动去探测每相供电的工作情况，并精确控制输出的电压、电流以及每相的负载平衡。再加上数字供电工作频率更高、相应辅助用料都为高频率优化(例如放弃难以在高频率下工作的电解电容，转而使用陶瓷电容)等原因，数字供电模块在响应时间(远快于模拟供电)、控制精度(极为接近所需数值，偏移程度极小)以及供电效率(超过90%，比模拟供电高出10%～20%)上都要超出模拟供电模块。

采用了数字供电的DFI超频主板

    数字供电最大的缺点就是价格昂贵。数字供电所采用的数字式PWM、连排电感和特殊的MOSFET的成本都比普通模拟式供电的料件高很多，因此除个别主板外，很少厂家使用数字供电。数字供电的另一个缺点是发热量过高。由于数字供电集约化程度高，不可避免地带来了热量集聚效应，特别是连排电感和MOSFET的温度颇高，甚至常常突破100℃，相比模拟供电的60℃～80℃高出不少。这种问题在超频后更为严重，高发热甚至影响周边元件，反而成为进一步超频的阻碍。

映泰DPU数字供电

    很多网友通过看供电部分是否使用了电容、电感来判断主板供电是否为数字供电，其实这是不准确的。PWM芯片是供电模块的灵魂，因此PWM芯片成为判断主板采用数字供电还是模拟供电的关键依据。只要PWM芯片是数字式的，那么主板就采用的是数字供电。

数字供电ISL6326控制芯片

       正是基于这样的判定标准，因此映泰TA890GXE主板虽然使用了全封闭式铁素体电感和固态电容用料，但由于PWM采用了数字信号控制，因此同样是数字供电。

编辑点评：

    由于数字供电成本过高，因此除个别主板，很少有主板采用这种供电方式，在十年的主板发展史里算得上昙花一现。目前数字供电更多应用于晶体管数量惊人的千元以上显卡电路中。

产品：SY-A890G+ 节能版 梅捷 主板

主板供电改变之下个十年

总结：

    2001年-2010年的十年里主板在用料、设计改变颇大。但有意思的事情是，虽然主板用料更加豪华，主板价格不但没有上涨却更加低廉，不禁要感叹一下当年主板的高利润。

    电脑产业发展迅速是众所周知的，主板电路的发展同样遵循这个道理，因此我们很难判定下一个十年主板供电电路将会是什么样子。不过有两点可以得到共识：

○串行模式是未来的发展趋势

    由于目前处理器内部集成了更多的功能，因此处理器对供电的要求越来越苛刻。为了满足不同核心的供电要求，AMD率先提出了Dual-Plane SVID串行模式供电方案。

AMD SVID串行模式供电方案

    与AMD的做法不同，虽然Intel LGA1156平台的酷睿i3/i5、奔腾处理器集成了显示核心，但供电仍属于VRD11.1规范。具体的实现方法是主板提供了两组动态VID接口以分别控制CPU的核心电压和显示核心电压。这种方法缺点是成本较高，且难以控制。因此在Intel的下一代LGA1155接口中，Intel将全面导入VRD12供电规范，这就和AMD SVI模式如出一辙了。

○未来主板将更加节能

    环境的急剧恶化、能源的匮乏，让节能减排再次成为了社会关注的重点。在Intel/AMD纷纷推出降频节能之后，主板也开始推出动态节能技术，并纷纷通过EUP节能认证。这其中包含华硕EPU、技嘉DES、微星APS、映泰量子芯、昂达IES、梅捷3E、华擎IES、捷波GPI、双敏i-Power等等。

越来越多的主板开始支持动态节能

    虽然叫法不同，但这些节能设计均是基于PSI（Power StateIndicator，低功耗控制）规范。PSI是英特尔和AMD都支持的电源规范，主要是在CPU工作在低功耗的状态时，让PWM控制器可以减少工作的相数以降低无谓损耗，达到节能的目的。不过从目前的实际应用来看，节省效果还有进一步提升的空间。