421b6792621e67d683b37498296373ca 技嘉 G1 Gaming 系列主機板從 Haswell 處理器世代開始發跡,強調 Born To Game 概念元素,設計與用料都與電競息息相關。主機板會配備各式晶片用於增強遊戲娛樂效果,那麼當品牌精神延伸至顯示卡產品線時,究竟強化了些什麼是這次探究的重點項目。

WindForce 3X 600W 散熱器分析

G1 Gaming GeForce GTX 980 所搭載散熱器,仍然為 TITAN Black 使用的 WindForce 3X 600W,不過風扇搭載的部份經過小修改。原廠宣稱扇葉調整後,可以加強整體解熱效率,不過事實是否如此有待考驗。另外在風扇附加功能方面,並沒有加入各廠近期紛紛導入的待機停轉設計,這點其實有點令人匪夷所思,在文末編輯會給予讀者這部份的解答。

▲WindForce 3X 600W 針對扇葉進行小幅更動。

風扇設計小改變,強化氣流動線

仔細端倪風扇葉片,可以發現不同於前幾代產品,外表新增加了凸痕處理。扇葉前緣中段部分也增加扇翼的延伸段,後緣處也有特殊刻痕,這些設計都是用來改良流體在扇葉表面行經過程。不過就大分類來看,WindForce 3X 600W 所使用的風扇為「前掠」翼軸流扇設計,風扇大小部份則是較小的 80mm 設計。整個散熱器較長於印刷電路板,原因是電路板並非越肩式設計,而且搭載 3 顆風扇所需空間較多。

▲左圖:風扇的凸痕用於旋轉時改變風流徑,右圖:扇葉後緣有特殊刻痕,兩者用於改善旋轉過程中的流體方向。

框體、鰭片非等高設計

端倪散熱器整體結構,可以發現到並非對稱等高的設計,具有傾斜式互補關係,風扇是朝電路板上緣吹拂,不過因兩者為互補關係式,外觀並未因此而變形。另外在風扇金屬支撐臂與散熱器本體間,技嘉增加了泡棉墊片的緩衝材質,避免因風扇高速轉動震動量產生額外的雜音,這些小細節並未遺漏。

▲左圖:可以看到散熱鰭片是歪斜設計,右圖:支撐臂底下貼有緩衝材。

HDT、包夾雙設計

在核心接觸面的部份,技嘉採用 HDT 工藝,不過為了解決小核心無法有效接觸的問題,導入全銅底設計,將核心還有周邊記憶體囊括入解熱機制中。不同於包夾式設計,在銅底的部份因不需考量熱導管厚度,可以做出更薄的結構,由於熱導路徑更短,效果理應更好。

另外在熱導管與鰭片之間的結構,採用了三角夾片設計,藉由夾片、鰭片層層堆疊,產生一個較大的熱導結構。這能夠改善一般穿 Fin 與熱導管接觸面較少的問題,不過這點改良非常考驗整體加工技術,過程中若產生太多細縫,反而會造成解熱力降低。

▲WindForce 3X 600W 採用 HDT 外加銅底複合式設計。

▲左圖:HDT 在透過焊接與銅底結合,右圖:從箭頭處可以發現鋁片再透過焊料與熱導管接合,但是做工不佳。

▲左圖:箭頭處可以發現溢錫問題嚴重,右圖:熱導管的部份透過焊接與銅底結合。

小細節處再加強會更好

散熱器本身設計並不差,不過加工技術是有比較不足的情況,銅底僅採用三角夾片與鰭片接觸,在三角夾片之外,並沒有將鰭片折 Fin 以增加接觸面積。這點或許是小問題,不過整體熱導效果是與鰭片接觸面越高效果越好,這點是不變的定理。

鰭片整齊度也是技嘉需要加強的部份,從圖片可以看到鰭片與熱導管的接觸面,透出許多熱導管的銅質金屬色澤。會發生這種狀況的原因在於鰭片整齊度不夠,在照片右處與左處可發現整齊度有別。熱導管回流焊出現少部分區域吃錫狀況不佳的問題,從照片能看到上半部與下半部,鰭片在斷開處的地方均勻程度差別並不一致。而且上半部、下右半部,以及更深入核心的部份,並未處理的非常俐落,出現許多無效接觸區域。

電路板強化部份則是沒有支撐臂結構,所以基本上該金屬背板只是好看而已,並無法有效防止過長的電路板因重量而下垂。在裝入機殼後若環境許可,編輯建議使用者對末端做支撐改造,避免因長時間懸吊而彎曲。

▲可以發現紅箭頭處的鰭片並未折 Fin 與銅片加強接觸面,紫箭頭為三角夾片與銅底接觸面。

▲左圖:紅箭頭處為鰭片穿 Fin 後不整齊的狀況,右圖:紅箭頭處皆為回流焊處理不良,紫箭頭為正常狀態。

▲預設提供強化背板,但從右圖可以看到,強化背板並未與 I/O 檔板接觸,所以強化效果並不佳。

電路板布局設計詳解

電路板設計技嘉採用偏長的方案,藉以容納更多的電子元件,且為了符合 WindForce 3X 600W 散熱器長度,在電路板底部裝了一片鋁板增加長,導致整體長度將近 300mm,機殼相容性其實是有非常大的問題。

▲強化背板比 PCB 要再長一點。

8 + 2 相供電迴路設計

供電迴路技嘉是採用 8 + 2 相設計,比起公板 4 + 1 相要來的多,藉由相數增加能夠減輕各相高電流負載程度。這是目前非公板顯示卡常見的設計,藉由元件堆料提供更高的電流量給予核心,進而提昇時脈與效能。

核心 PWM 採用 ON-Semi NCP81174 這顆 4 相控制器,記憶體部分為 NCP81172,另外由於 4 相控制器要實做為 8 相,所以必須要再搭配 Doubler。這邊技嘉採用的是 4 顆 NCP81162,將原先 4 相擴展為 8 相,再接著由 8 顆 MOSFET Driver 控制 8 相迴路。

MOSFET 的部份,在核心端為 Alpha & Omega AON6414A 與 6508 組成 1H2L 迴路,記憶體端則是 ON-Semi 4901NF 這顆 1H1L 堆疊封裝產品。濾波電容的部份則是採用全鉭質電容,具有低 ESR 特性。

由於整體元件占用空間較其它廠商產品多,加上整套方案的轉換效率並非很出色,導致需要更長的電路板空間,還有更有效的解熱方案,才足以解決整體發熱量。

▲紅:MOSFET、黃:MOSFET,綠:電阻。

▲紅:核心 PWM、綠:MOSFET Driver、淺藍:Doubler、黃:記憶體 PWM、紫:Buck 晶片、藍:檢流晶片。

電源迴路以 4 + 4 + 2 相分配

電源迴路設計的部分,未經電路量測時,大多數時候可能會判斷為對半分為上、下兩部分,各由由 1 埠 PCIe 8pin 供電。不過經過實際測量後確認,是採以 4 + 4 + 2 相的分配方式,如此拆分為多段組成結構,具體原因可能是在於線路設計需要避過部分元件所做的取捨。

此電源分配模式大致上合理,電源負載較重的部份皆是由 PCIe 8pin 分攤,而記憶體的部份則是由 PCIe 插槽提供所需電力。這個分配方式與我們之前所測試微星 GTX 980 Gaming 非常類似,不過實際上 NVIDIA 顯示卡還有一個非常隱而不見的 PEXVDD 電壓,在 AMD 顯示卡我們稱作為 VDDCI,功能為掌管核心與記憶體之間的橋樑,通俗的說法就是記憶體控制器。

微星 PEXVDD 電壓是由 PCIe 插槽轉換,技嘉則是建立在記憶體 2 相底下,透過一顆 uP0105 降壓而來,與一般常見的 Switch 電路相比,屬於非常簡單的設計。

▲各相位與輸入對應關係。

技嘉 G1 Gaming GTX 980 各項詳細設定數值如下:

PCIe Slot:66W、Max:75W

PCIe 8pin_1:150W、Max:159W

PCIe 8pin_2:150W、Max:159W

TGP:300W、Max:366W

特殊 6 埠選擇式輸出設計

G1 Gaming GTX 980 比較特別的賣點為擁有 6 埠影像輸出埠,比公板卡所提供的 5 埠還要多 1 埠 DVI,可避免因顯示器老舊而造成相容性問題。

不過就編輯觀點而言,這個設計有 2 點問題,其一為使用 2 埠 DVI 時,總輸出數量會僅剩下 4 埠,被取消的 2 埠為 Display Port。其二為設計方向的錯誤,一般會購買 GTX 980 顯示卡的使用者,其顯示器必然不會過於低檔,影像輸入埠大多具備多種類型。

其實搭配被動式轉接頭就可以得到額外 DVI,這並不需要特別線路設計,更不用犧牲 2 埠 Display Port,可以維持在 5 埠輸出數量。

▲左圖:6 影像輸出埠,右圖:透過圖中 2 顆 Switch 晶片達成。

下一頁:效能實測

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