F05a9db9cdd55bf0d38caed7403f873b 華碩 DirectCU Mini 發展至今已達第 3 代產品,從最初的 GeForce GTX 670 直到目前的 GTX 970,解熱機制一直維持複合式架構。融合軸流、離心雙機構的特色,針對 Mini-ITX 機殼做出 170mm 完整相容特性,搭配 Maxwell 架構的低溫特色,將小鋼砲的效能再推升一級。

第 3 代架構持續提昇效能

發展至第 3 代,華碩對於 DirectCU Mini 這款產品,大方向均維持不變。除了軸流、離心雙機構解熱機制外,各代產品的 PCB 設計與用料,僅只有因應核心架構改變,做了小幅度的調整。具體而言,整體產品效能提昇,依靠的是核心內部線路精進,隨之而來的效能進展,除此之外並未有突破性的改變。不過隨著 Kepler、Maxwell 雙世代演進,溫度大幅降低的特色,倒是值得在新產品 GeForce GTX 970 DC Mini 上驗證。

複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測▲DirectCU Mini 在最新一代產品,新加入金屬背板。

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▲散熱器架構仍然是沿用一樣的解熱機制。

DC Mini 複合式解熱機制

DirectCU Mini 主要為華碩 DirectCU 熱導管直觸架構,旗下的其中一個變體分支,另外在第 2 代晚期產品上,搭配的風扇又分為 2 大類,主為 CoolTech風扇,副為正常軸流扇輻射翼產品。而 DC Mini 則是採用均溫板搭配 CoolTech 風扇設計,強調除了軸流扇的下吹式效果之外,還能夠發揮離心扇架構的引流功能,將廢熱直接排出機殼外部。

變體風扇產品 CoolTech

在風扇的外觀上做變體,這個作法在目前各家產品中,可說是非常普遍。除了常見的刻、凸痕設計之外,還有部分產品擁有活動翼,甚至是翼型的改變。不過將軸流、離心這 2 個大相逕庭的產品同時實現,則是較少看到。除了這 2 個架構根本就八竿子打不著之外,風流運動路徑更是完全不相同的方向,造成這個架構本身存在著一些問題。

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▲CoolTech 風扇採用間隔的方式,擁有 2 種不同的扇葉。

大相逕庭的風道方向

在軸流扇的設計中,我們大多可以發現風的流動方向,只會隨著單一固定方向吹拂,角度與風扇本身呈現 90 度,常見的電風扇或者是任何軸流扇設計都是如此。而離心扇則是完全相反,流動方向為平行風扇本身,由軸心 360 度發散出去,必須要透過封閉式風道,才得以維持固定方向流動。

這 2 種風扇由於運動方向完全不一樣,加上離心扇需要封閉式風道的設計,將會造成軸流扇下吹後,無法將熱排出的問題。而華碩對此推出的折衷方案,針對離心扇部份取消絕大部分的封閉風道,僅維持核心至 I/O 端這段風道。風扇上下兩端的封閉式風道則是完全取消,留給軸流扇進行排出熱氣之用,雖然留有部分封閉式風道,不過由於產品精度與非全面封閉的問題,造成離心扇本身的效果並不彰。

複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測▲左圖為拆掉風罩後的架構圖,右圖可以看到上下側皆沒有封閉。

複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測複合解熱機構,華碩 GeForce GTX 970 DC Mini 結構解析實測▲左圖照片中可以看到 2 片凸起塑膠片,右圖凸起塑膠片即為風道導流功能,但並不嚴實。

沿用舊體且部分顆粒無導熱

由於第 3 代產品均沿用同一款散熱器,用在 GTX 670 與 GTX 760 上並沒有太大問題,不過到了 GTX 970 由於記憶體容量由 2GB 翻番至 4GB,顆粒數量由原先 4 顆變為 8 顆。也因此其中 4 顆並沒有辦法透過散熱器解熱,同時華碩也未針對這個問題做出解決方案,如加入較厚的導熱墊,或者是下重本重新開模生產新的壓鑄件,甚至是透過更複雜的 Mirror Function,將顆粒移往 PCB 背面。

綜合以上種種因素,較簡單的作法為直接加入厚導熱墊,高成本的作法則是重新開模,而最後的 Mirror Function 方式將顆粒移至背面,則是對 PCB 改動最多的方式,也較麻煩且複雜,不過卻是最佳的作法之一。而華碩選擇忽略這個問題,研判是因為記憶體本身發熱量較低,即便是沒有加入導熱墊仍然可以正常工作,只是在講究細節的編輯眼中看來,此法差矣。

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▲記憶體顆粒僅有 4 顆具備導熱墊,另外 4 顆因散熱器則因散熱器高低差問題導致無導熱墊處理。

鰭片面積過低恐效果不彰

另外在鰭片的部分,170mm 尺寸設計涵蓋面積較小,由圖片中可以發現,鰭片僅圍繞風扇周圍部分,並未延伸至 I/O 端。對照公板產品,可以發現風道上填滿鰭片用於熱傳導,從這裡可以發現整個離心機構,其功能發揮並不夠完善。

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▲用於離心扇使用的鰭片長度僅圖片中標示處,相較於軸流扇所用,面積占比非常低。

電路設計完全解析

華碩 GTX 970 DC Mini 與之前我們所評測過的技嘉 N970IXOC,同屬於 170mm 尺寸板型設計,不過兩者一些小細節處理截然不同,但是大方向有著異曲同工之妙。

4 + 1 相供電迴路設計

整張顯示卡的供電迴路設計,華碩一樣維持在 4 + 1 相,核心,提供核心、記憶體的電力。

不論是核心或者是記憶體部分,皆是由 1 上 2 下組合而成,分別是 UBIQ 所生產的 M3052M(1H)與 M3058M(2L)。控制器方便則是分離設計,由 uPi-Semi 生產的 uP1608 與 uP1541p,分別控制核心與記憶體。

另外在核心控制器端,由於僅內建 3 顆 MOSFET Driver,華碩也針對這個部分,增加 1 顆外部 MOSFET Driver 在旁,型號為 uP1959,整體規格配置與 技嘉 N970IXOC 並無太大差異。

此外 uP1608 這顆控制器的 VID 控制方式,與技嘉所採用 ON-Semi NCP5392 同屬 Parallel VID 模式,並非 PWM VID。具體原因為目前 ON-Semi NCP81174 這顆控制器缺貨,同時卡在 NVIDIA 本身對於控制器調整方式,若採用其它晶片的 PWM VID 控制模式。則不允許加壓,將會卡在 1.212V 低檔電壓,而非原先開放的 1.26V。

PEXVDD 則是由 uP0132 負責,但比較特別處在它的位置,並非位於記憶體迴路輸出端附近,而是移往 PCB 上緣,靠近 PCIe 8pin 輸入埠附近。不過即便如此,該晶片本身並無法將 12V 電壓降至 2V 以內,整體設計仍然屬於透過記憶體端降壓方式。

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▲紅框:uP1608、綠框:MOSFET、黃框:uP1959、淺藍框:uP1541P、藍框:uP0132。

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▲紅框:INA3221 三通道檢流晶片。

電路分配屬常見合理方式

電路設定的輸入端僅有 PCIe 8pin 與 PCIe 插槽這 2 個部分,採用常見配置方式,分別為 PCIe 8pin 提供核心迴路,PCIe 插槽提供記憶體與 PEXVDD。就編輯所知,同為華碩旗下產品,Strix GeForce GTX 970 是屬於特殊設計,並非這種常見分配方式。

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▲各相位與輸入對應關係。

華碩 GTX 970 DC Mini 電源迴路詳細設定如下:

PCIe Slot:66W、Max:75W

PCIe 8pin:150W、Max:160W

TGP:148.6W、Max:163.46W

Voltage Range:37mV

ASIC Quality:68.9%

影像輸出埠維持 4 埠設計

影像輸出部分,華碩取消 GeForce GTX 970 公板的 5 埠設計,改用較通俗的雙 DVI、HDMI、DisplayPort 這 4 埠設計。I/O 擋板的部份也並未採用三角鏤空的大開口設計,以增加整體排風量,而是維持原先的小孔舊設計,這些小細節處理還不夠細心到位。

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▲影像輸出埠僅提供 4 埠,刪減原生功能 1 埠。

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