[交流] 主板与超频

在超频过程中，除了CPU本身的体质和散热处理之外，还有很多其他方面的因素对超频结果有着非常重要的影响，其中主板是众多因素中最为重要的一个。

    主板在计算机的硬件组成中担当着骨架一般重要的作用。事实上更加形象的描述一下电脑的硬件组成，可以这样来形容，CPU相当于人体的大脑中枢部分，内存相当于人体大脑中高度活跃的记忆部分，硬盘相当于大脑中正常活跃的记忆部分，北桥芯片相当于人的脑干，而南桥芯片相当于小脑部分，计算机的各种外设相当于五官四肢，而主板就充当着骨骼、血管、神经等多重作用，因此，主板在计算机硬件组成中的重要性可见一斑。

    主板对超频的影响集中体现在电源设计的部分。这是一个笼统的说法，下面将对其进行详细的解说。

    首先从主板的设计说起，主板的设计主要包括数据传输部分和电源部分，而真正主板的设计初稿（这样说比较容易理解），并不是由主板厂商来完成的，这种类似于初稿的工程样本多半是由IC设计和制造厂商（比如INTEL、NVIDIA）或者其委托的Design House提供的，而真正的主板厂商进行的“设计工作”仅仅是根据不同的市场需求进行改良而已，目前主流的主板厂商没有能力或者说不愿意进行重新设计这样的高风险行为，因此现在可以看到绝大多数的主板在电路设计上是完全一致的，所谓的个性仅仅体现在外观的不同而已。在这样的大环境下，主板的电路设计其实已经没有过多的强调价值，只要厂商能够保持工程样本的风貌进行谨慎而细致的生产，那么这样的主板在硬件层面上已经基本无可挑剔。当然如果一些厂商在设计途中对工程样本没有任何删剪，并且毫不吝啬的再给主板添上两层地线或者把各路电源都分层处理的话，那这样的主板也可以称之为极品。

    在主板的硬件设计方面，目前主板厂商还有些发挥余地的部分就是供电电路的设计和对主板走线的改良了。

    电源对于集成电路工作性能的影响之重要是无法用语言来形容的，烧HIFI的圈子里有一种说法是：烧来烧去烧的就是电源。CPU作为高度集成的电路集合，电源对于其性能发挥的影响是不言而喻的。从广义上来理解，主板的每个有源元件都有其对应的供电电路，或简单或复杂，而对超频性能有决定性影响的还是CPU、内存、芯片组的供电电路。这三个部分的电源在形式上大同小异，这里仅以CPU供电电路为例做一个大概的说明。

    CPU供电电路是一个性能优异的VRM（电压转换模块），以目前的设计趋势来看，主要的作用是将电源提供的12V电压转化成CPU需要的工作电压，这样的VRM基本上都有一个设计的定式，就是由控制驱动IC（有些分为主从结构，有些则是高度集成所有功能的）驱动场效应管阵列进行高精度稳压，而驱动IC提供高精度比对和高频率采样的优异性能，再辅以必要的滤波回路和储能电路，这样一个CPU部分的供电电路就出来了，在这样的电路中，每个元件的性能都至关重要，不仅仅是大家熟悉的电容、电感、场效应管之类的元件，驱动IC也占据着十分重要的地位，甚至说是最重要的地位，但凡能在超频发烧友心中留下烙印的主板，其CPU供电电路的驱动IC无外乎来自IR（功率半导体领袖）、ADI（高性能信号处理元件领袖）、MAXIM（业界领先的信号元件供应商）、Fairchild（电源类集成电路领导厂商）、Intersil（业界领先的模拟元件供应商）等几大知名公司。

    知名公司提供的CPU VRM方案中，高性能的驱动IC可以驱动多达4-8项供电回路，有些方案通过简单的阵列甚至提供超过16项的供电能力，但是从性能角度上讲，并非供电项数越多，供电质量就越高，在保证输出电流充沛的情况下，应该选择合适的项数，这样才能达到最佳的供电质量。通常情况下，目前的主流设计每项回路可以提供大约额定25-35A峰值40-45A的电流输出能力，那对于主流的CPU而言，四项供电是必要的，而且是合适的，基本没有必要去选择所谓的8-12项供电的主板，越少的回路和元件使用意味着更低的故障率、更小的信号损失、更高的转换效率和更优异的性能。而有一种说法是更多的项数可以互相相位叠加而消除输出的纹波，其实单就相位叠加这一说法而言，只要控制得当，两项叠加即可获得非常理想的波形，而并非一味的增加项数，如果控制不当，更多的项数也可能会带来更大的纹波。

    供电之外的另外一个比较重要的内容就是板上走线了。合理的走线可以大大精简元件的使用，提供更高的散热能力和电气性能，虽然说来容易，但是要真正做到游刃有余也并非易事。合理的走线可以提供一些必要的寄生值，比如寄生电容，寄生电感等，通过这样的形式生成的电容或者电感的值是相对稳定的，而且没有时间限制，可以说相当于永久性元件，更可以减少大量小型贴片元件的使用，提高主板的稳定性，大家熟知的蛇行线就是其中一种方式，当然也不仅限于此。通常情况下，主板的信号和电源是在不同的电路层传输的，这样可以有效减少干扰的同时提供更强大的电流通过能力和更小的电路损失，而合理安排电路的分层也是考验厂商的布线能力的一个重要方面，限于篇幅，这里不再详述，市面上有关电路板设计和生产的书籍大多对此有十分详细且专业的阐述。

    除了硬件设计之外，以目前的形势来看，真正可以区分主板超频性能的是主板的BIOS设计了，台湾某A字头品牌的主板素有超频王一称的很重要原因之一就是其强大的BIOS开发团队，很早以前就有耳闻台湾省内绝大多数BIOS精英写手都供职其间。这里不做详述，本书有专门章节对这方面内容进行详细阐述。

    设计决定了主板的主要性能表现，而成品能不能如设计预期展现其应有的性能就要看生产过程中的控制了。下面简单阐述一下生产控制对主板性能的影响。

    主板的生产制造过程显然也是影响主板品质的重要环节之一，对超频性能的影响也是非常大的，常说的做工用料等等方面的内容也是属于这个范畴。主板最主要的原料包括PCB（印刷电路板）、各种功能IC、各种贴片元件，各种插脚元件和各种接插件等等。其中的任何部分都对最后的成品质量有相当的影响，除去功能IC是统一供货商而导致质量一致而外，其余的每个部件均有主板厂商生产控制，而具备完整的PCB基板生产工艺的厂商也仅有鸿海、光宝、伟创立等等这类的巨型制造企业，加上计算机主板并不算工艺要求十分复杂的高速电路板，所以通常情况下大厂主板的PCB都是基本同质的，只要判断PCB覆铜厚度合理，版型平整、边缘裁切光滑、阻焊层均匀而不含杂质即可说明PCB已经达到基本要求。真正因厂而异的部分是板上元件的使用，这包括所有的贴片元件、插脚元件和接插件，即是大家通常所说的用料了。

    首先说明贴片元件，贴片元件的主流供应商包括日本的松下、京瓷、三洋，欧美的VISHAY、西门子－松下、飞利浦等等知名元件厂商，虽然产品大多来自顶级公司，但是同一个公司的产品也会因为不同的产品型号在性能上有很大差异，而正常的消费者是无法通过目测的方式来认知板上贴片元件的优劣的，所以板上的贴片元件的选用极大程度上考验了主板厂商的诚意。

    其次是插脚元件，这里的包括插脚电容，插脚电感等等，这里是大家非常熟悉的部分，也是主板成本的重点之所在，有必要详细解说。首先说明插脚电容，插脚电容就是主板上随处可见的大型电容，主流的家用主板大约整板有35-50个这样的电容，分布在CPU VRM、CHIP VRM、内存VRM、板卡VRM以及各路信号的耦合处，因为插脚电容提供了相对大的容值所以滤波和储能性能远强于贴片元件，因此在电源部分被得以大量使用。纵观整个主板，电容基本上用于电源部分或者作为耦合之用，所以这里就按照这两个方面的应用进行说明。

    在VRM部分所使用的电解电容，主要有量大用途：滤波和储能。从另一角度来说还可以分为输入电容和输出电容，顾名思义输入电容是在输入电压的位置上，而输出电容在输出电压的位置上。大容量电解电容在经典开关电源重所扮演的角色是非常重要的，而电解电容在寿命上的限制使其成为板上最短寿的元件，从而也是判断主板MTBF最关键的因素。好在目前许多厂商在产品中引入了新型的固态电解电容，而INTEL的开发说明和VRM驱动电路厂商的设计范例中也建议配置固态电容，这无疑大大的增加了主板的性能和稳定性。一般情况下判断电解电容的质量除了电容本体上标示的一些诸如耐温、耐压、容值等基本参数而外，还有一些同样十分重要的参数值得参考。简单总结如下：
等效串联电阻：电容存在电路当中等效的一个电阻值，寄生值。
等效串联电感：电容存在电容当中等效的一个电感值，寄生值。
损耗角正切值：无功功率和有功功率的比值，从定义可以看出是电容的综合指标，基本上和电容的所有重要指标都有相关性。
漏电流：电容表现出抵抗特性时漏过电流的值。
温飘：温度与电容各个性能指标的相关性。
频率特性：工作频率与电容各个指标的相关性。
    其中电容使用在电脑主板上几个比较重要的特性是：等效串联电阻、正切损耗、漏电流、温飘。而造成这些参数差异的主要是电容的原料和生产工艺的差异。固态阴极材料的电解电容因为其原料的特点，在各方面的参数上都要远远超过传统的液体阴极电容。而使用名厂的高级系列电容更可以保证优异的品质。而关于电解电容更详细的内容限于篇幅这里不再详述。

    电解电容的另外一个用途是作为耦合之用，而板上电容最典型的耦合用途就是板载声卡的耦合电容了，耦合电容是根据电容直流抵抗特性而产生的一种用法，可以保证交流信号的纯净，阻挡直流干扰，而通常说的退耦电容则是相对于耦合电容反作用的电容。耦合电容从某种意义上来说是电容特性的最高表现形式，简单的耦合电路可以轻易的反应出电容的质量和特色，但是作为板载声卡的耦合电容，大没有必要做出如此高的要求，可以实现基本的隔直作用即可。

    插脚元件中另外一个十分显眼的元件就是电感。电感可以说是作为直流电流的耦合元件，所以同耦合电容有同样重要的地位，在VRM部分里面，电感的主要用途即是和电容组成经典的LC回路。因为电感作为供电部分最主要的耦合元件，发挥着比电容更加重要的作用，而开关电路中的主要能量贮备也来自电感。判断电感的方式和电容完全不同，因为除了诸如Pulse、TDK、Kyocera、Matsushita、Falco等等这样的名牌大厂会将电感的粗略参数标示于产品之上而外，通常主板厂商使用的都是“三无”产品。磁芯材料的判断更是难上加难，诸如磁导率这样重要的参数更是无从得知，所以平时也只有目测判断大概了。磁芯做工精细、上漆均匀的应该是上品。而线圈的质量和绕线工艺就可以很直观的判断出来了。使用粗壮的电线可以有效增加的电流通过能力同时避免局部高温提高供电质量，而使用多股漆包线同时绕线来增加导线表面积可以在高频工作下有效减小趋肤效应，同样可以增加性能和减小发热，而尖端产品通常使用非晶磁环加以数十股甚至几百股细如发丝的漆包线同时并绕，将性能发挥至极限。

    还有一点，接插件也是不容忽视的细节，这里不做详述，列出几个知名厂商的品牌供大家参考：AMP/ NETCONNECT /tyco（世界最大的无源元件生产商，泰科集团）、Amphenol（顶级接插件制造商、产品获得美国军方认可，安费诺集团）、Molex（世界第二大连接器供应商，莫士连接器）、Foxconn（高品质接插件制造商，产品获得众多知名制造企业认同，鸿海富士康）。

    说完用料，讨论做工也是必要的。完美的工艺可以最大程度的诠释设计者的思想，表现优质元件的优异性能，直接提高主板的超频能力。在工艺的控制上有很多细节值得注意，这里不做一一阐述，只选择几个重点部分来说明。

    贴片元件的焊接质量。贴片元件焊接在主板上需要经过几个过程，首先是将PCB上印刷上锡浆，然后将元件通过贴片机贴在PCB上，然后再进入回流炉进行回流，最后冷却完成。使用名厂的生产设备是必须的，然而主板厂商选用的设备我们无从考证，只能从板上元件来隐约感受制造商的实力。在印刷锡浆的过程中除了设备的重要性之外，锡浆本身的质量更是至关重要，合金的配方、锡粉的粒度和均匀性、助焊剂的配方、原料的混合比例以及印刷的厚度等等都是影响最终成品质量的重要因素，名厂通常直接选用KESTER或者MULTICORE这样顶级供应商的成品锡浆来保证生产品质。而在回流过程中炉内温度的调试、氮气的含量、温度曲线设置等等细节的调试也体现了厂商的生产实力。另外限于目前已经实施的ROHS条例，全线的产品都应该无铅化，而之前曾经听说国内某顶级大厂将无铅元件使用于有铅工艺之上，但愿这样的愚弄消费者的行为在以后的产品中不会再出现。还有一点做工上的认识误区纠正一下，关于小型贴片元件，在成品中是不存在排列整齐一说的，因为在合理的温度曲线设置的回流炉中，焊锡处于熔融状态下液体表面的张力会将小型元件自动拉移至合适的位置，如果确实存在小型贴片元件不整齐甚至出现元件“立碑”的主板，那么说明在生产过程中从印刷贴片到回炉冷却的过程中，至少有一个工艺是十分不到位的，也因此，这样的产品根本不值得广大发烧友考虑。

    插脚元件的生产工艺和贴片元件基本上是大同小异，而因为插脚元件只用通过波峰焊机进行过炉，并且有大量的手工操作工程，所以在质量上是有一定的保障的，只需要达到元件排列整齐、焊点均匀饱满、焊锡适度浸润即可。

    虽然超频主要是对CPU进行，但是主板作为CPU的工作平台，也扮演着重要的角色，上文从主板的设计、选料和工艺上进行了简单的阐述，虽然不能面面俱到，但也希望能够给广大玩家一个重要的参考。

现在一般都是通过改外频来超吧   呵呵

是通过改外频来超的。但要注意cpu的温度。很爱烧的。