D17b946bfe4e6dfa5f5d948131cb7202 NVIDIA 代號 GM204 顯示晶片,目前共計 2 顆新產品上市,目前最高階非 GeForce  GTX 980 莫屬,這同時也是目前單晶片顯示卡中的旗艦產品。之前編輯對 NVIDIA 公板卡進行過評測,效能表現可圈可點,只不過溫度表現是有偏高的傾向。各家自製產品能否解決這個問題,是編輯這次測試的重點。

Twin Frozr V 散熱器設計

GeForce GTX 980 Gaming 開發設計,微星將引以為豪的 Twin Frozr 散熱器提昇到第 5 代,最大的改變在風扇結構與搭配設定。除了 Torx Fan 之外,還加入 Zero Frozr 風扇停轉設計,強調整體解熱能力再次進化。在編輯目前所評測的產品中,同一個類似結構散熱器產品裡,影響溫度表現的最大關鍵在於整體做工,微星產品已屬於上乘。

▲Twin Frozr 目前為第 5 代產品。

▲左圖為記憶體區域被動散熱片,右圖為 VRM 區域。

▲被動散熱片底下皆有散熱墊片,另外也具備強化結構。

Torx Fan 小改變

Torx Fan 風扇設計採用複合式扇葉,在總計 14 片扇葉中,普通前掠翼與變形後的數量為 1:1。這 2 種葉片在與軸心的接點位置並不相同,Torx Fan 略高於普通扇葉,且接點位置大致連成一線,官方宣稱可以有效將風流集中於內部,而非發散狀。不過實際上採用軸流扇前掠結構下的風扇,流體方向大多都是直入直下,除了採用斜流式風扇會向外發散之外,其餘風扇種類大多都可以集中於風扇底部。

▲Torx Fan 為採用變形前掠翼。

左圖為變形翼型,右圖為軸心接點位置。

框體採塑料材質

風扇框體一改以往金屬材質,改用 3 件式塑料結構,比起一般廠商處理手法更加複雜。另外 3 件式塑料顏色並不同,不論在生產上與組裝,都增加許多難度。但相較於前幾代採用金屬材質,外觀質感差異頗大,且塑料框體不論採用多麼複雜的加工技術,在本質上都非常難以超越金屬件。

▲散熱器框體採用塑料製品,採取 3 件式組合手法處理。

熱導管處理採美觀設計,並非效能導向

熱導管處理工藝方面,編輯不得不說測試許多卡之後,微星處理手法是目前最好的一家廠商。不論是鰭片平整度、鍍鎳後熱導管的平滑程度,還是回流焊錫膏吃錫狀況,都是目前之最。

不過從照片中可以發現,在靠近 I/O 處的熱導管,從外觀並無法看出該導管有上錫情況,很多人可能會誤以為該導管是否忘記處理。回流焊處理方式為在熱導管部份上錫膏,再過爐讓錫膏自然透過重力下流,自然填補穿 Fin 後出現的鰭片空洞。

不過該熱導管因鰭片開孔過大,微星採用內部上錫的工藝手法,在外部並不容易察覺該熱導管是否有上錫。要確認是否上錫其實非常簡單,無上錫的狀況下導管並不會與鰭片緊密結合,用手即可將該導管直接輕輕彎起。

這種手法熱導率會較差,原因在於並非整支熱導管皆與鰭片有緊密接合,以達成良好熱導效果,空洞處留的比其他熱導管多。該熱導管若想要更良好的熱導效果,則是需要在左右兩側皆上錫膏,不過由於錫量過多會導致外觀因此非常醜,且在鰭片內部造成些許阻塞,製造處理過程會較麻煩。

▲熱導管設計為大幅度彎管設計。

▲左右兩圖可以看到熱導管吃錫狀況非常佳。

▲該熱導管很容易被誤會為沒有上錫,因採用內部上錫,故外部並不會有溢錫情況。

▲左圖為鰭片上的加工處理,右圖為其效果,可用於導流功能。

▲左圖,由 2 組鰭片組合,右圖為核心位置與熱導管接合狀況。

PCB 設計完全導覽

一般而言,顯示卡超頻需要 2 個條件配合,其一為核心體質優異,其二為 PCB 設計合理。在 Boost 2.0架構下,電源如何分配,成為一門顯學。

GTX 980 Gaming 屬於自製卡產品,採用比公板雙 PCIe 6pin 配置,還要更高需求的雙 PCIe 8pin 電源設計。編輯以下將就該 PCB 設計面進行完全解析,透過數據分析提供使用者選購顯示卡時,更精確的參考依據。

8 + 2 相迴路設計

供電迴路微星採用 8 + 2 相設計,一般我們在看顯示卡時,大多數使用者會依據相數多寡進行採購。不過若是用在超頻,就必須要參考該線路設計是否合理,好的配置可以給予使用者較寬鬆超頻空間,且在高時脈的維持上,也會較持久。

紅:PWM 晶片、淺藍:Doubler、深藍:MOSFET Driver、綠:MOSFET、黃:TI INA3221、粉紅:電阻。

4 + 4 + 2 相分配方式

該電路設計為 8 相核心拆分為 2 段,核心是透過 PCIe 8pin 提供電源,2 相記憶體則是透過 PCIe 插槽提供所需電源。該設計目前看似非常合理,不過由於 GDDR5 記憶體電力需求較高,在這個板型下如果選擇將記憶體迴路再拆分為 2 段,由 PCIe 8pin 輔助供電,如此一來是可達成完全制霸的設計。

PWM 採用 ON-Semi 81174 這款 4 相控制器,所以要組成 8 相迴路,勢必需要外部晶片組合。微星採用整合度較低的配套方案,由 4 顆 Doubler 與 4 顆 MOSFET Driver 組合而成,以致所需元件會較多。這造成占用 PCB 空間過多,再加上非整合封裝因素,因此廢熱產生量會較高。

MOSFET 部份是 Sinopower 所生產的 SM7320 堆疊式產品,單一封裝內由 2 顆 MOSFET 組成 1 上 1 下橋結構。損耗能夠因此而降低,在眾多 GeForce GTX 980 產品電源用料之中,屬於前段班規格。PCB 搭配電容全為香港萬裕製固態電容,並未出現微星慣用的鉭質電容,或其他混合搭配方式。

▲各相位與 Input 對應關係。

TGP 關乎效能兩三事

目前大多數人都已經大致明白 TDP 的定義,性能關鍵條件則是取決於 TGP,TGP 全名為 Total Graphic Power,代表電源迴路所能提供的功率為多少瓦特。這與常見的 TDP 用詞與定義並不相同,TGP 掌管供電能力,TDP 則是熱設計功耗,後者指散熱所需的數值。

目前 NVIDIA 顯示卡產品,都備有德州儀器 INA3221 三通道檢流晶片,用於監控與限制輸入的電流量。如此一來,可以保證顯示卡不會因使用者超頻而損壞,造成顯示卡不耐用的等負面抱怨狀況。不過 TGP 的大小並未被強制限定,該數值可被製造廠商所調控,一般而言廠商在設計時,會依照 PCB 規格設定 TGP 數值,如雙 PCIe 8pin 的顯示卡,其對應的 TGP 一般而言都可以達到 375W。

TGP 最大僅 241W

微星該卡設定為 196W,最大則是 241W,此設定顯然大材小用。由於 GeForce GTX 980 峰值會達到 220W,考量迴路轉換效率損失問題,僅設定 196W 在玩遊戲時,將會面臨頂到 Power Limit 狀況,造成效能折損問題。

另外在使用者自行提昇設定方面,彈性範圍最高達 241W,這個規模按照 PCIe 規範去計算,僅需要 PCIe 8+6pin 即可完全滿足。所以可以推斷出微星這張卡,由於 TGP 設定較小且保守,超頻彈性會容易受到影響。

微星 GeForce GTX 980 Gaming 各項詳細設定數值如下:

Slot:66W、Max:75W

PCIe 8pin_1:150W、Max:156W

PCIe 8pin_2:150W、Max:156W

可以看到各 Input Rail 的部份都屬合理,不過編輯前面已經談到相位為 4 + 4 + 2 相配置,2 相記憶體與 I/O 都是使用插槽供電。由於 8 顆 GDDR5 與 I/O 的需求較高,僅提供 75W 是非常緊繃的狀態,即使微星 TGP 限制拉到 300W 以上,也無法彌補該硬體設計規劃的不足。

下一頁:效能實測

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