好长! 不喜勿入!

zzm

HD4850竟是双刃剑 解析显卡行业新怪状

我们的一位老读者以个人的从业经历，为我们撰写了此文，讲述了一些显卡制造生产过程中一些平易不为人知的故事。注：本文纯属虚构，请勿对号入座
那是最美好的时代，那是最糟糕的时代；那是智慧的年头，那是愚昧的年头；
那是信仰的时期，那是怀疑的时期；那是光明的季节，那是黑暗的季节\
我们全都在直奔天堂，我们全都在直奔相反的方向
说它好，是最高级的；说它不好，也是最高级的。

----摘自狄更斯《双城记》
--------------------------------------------------------------------------------------------------

第一章：时代

2008年是个注定要载入史册的年代，这一年我们经历了太多的事情，国内的政治、经济、文化都发生了微妙的变化，或悄然孕育着改变，这是一个伟大的国家在阵痛之后反省的必然结果。就在这个时候，有个叫AMD的公司推出了一款代号叫RV770的芯片，由它制作而成的HD4850显卡注定为市场的转折拉开了序幕，它的问世可能改变NVIDIA独霸中高端显卡市场3年的局面，也和AMD公司早早埋下的RV670(HD 3850)、RV635(HD3650)这两颗棋子遥相呼应，在国内显卡市场最重要的399、599和999这三个价格段，AMD第一次真正将产品连成片（虽然4850的初期价格还没有调整为999元，但这是迟早的事情，999这个重要价格段没有人能不放在眼里）。

HD4850不仅可以为AMD带来利润，更可以让一个倾斜的市场部分恢复平衡，避免了一家独大现象的延续，甚至有望让AMD在显卡市场的占有率上恢复昔日的辉煌，它的出现让AIC们竞相叛逃，以前无人关注的ATI高端显卡设计包成了香馍馍，各显卡厂商争相为了999这个价格段开展了HD4850的非公版设计，上市时间、成本、独特性就成为各家考虑的重中之重，本文描写了一家显卡厂商设计4850显卡时的困难抉择和设计过程中的艰辛，将以往不为读者所知的真实一面暴露给读者，只希望大家在嬉笑怒骂之余能体会到显卡业者创业和工作期间的忘我、勤奋和苦恼。

第二章：思想

【公版的设计思路】

HD4850的GDDR3公版代号B501注定是个走COST DOWN路线的产物，与AMD原先的公版产品不同，HD4850没有采用MULTI PHASE\高电压大容量MLCC等昂贵的高性能电子元件，而只采用了普通铝电解电容和双相PWM等非常廉价器件，用料之寒酸可以说比某些消费者心目中俗称的“寨卡”都有过之而无不及。

B501的设计思想主要围绕以下三点：一个是成本，第二个是时间点，最后是和使用GDDR5显存和RV770XT GPU的B507公版拉开性能差距。以成本为核心代表AMD 板卡设计思想的一个变革，强大的RV770 PROGPU和B501公版搭配后产生高性价比的HD4850公版。B501的出现还大大压缩了很多非公版COST DOWN的空间，使得已设计低成本显卡著称的同德、启亨失去利基点，让这些厂商失去了原有和AMD讨价还价的能力。在必要时AMD甚至可以完全自己生产和推销HD4850，而不必因为板子成本太高而丧失其利润空间。

其次，由于RV770 PRO芯片的优异，其耗电比RV670只高出一点，因此可于沿用其电源设计，所以AMD得以用最快的时间在RV670 PRO GDDR3公版（B340）的基础上设计出B501，保证了HD4850公版上市的顺畅和低成本。最后AMD当然要考虑其高性能HD4870的销路，如果HD4850用料太好，那么超频后性能将不亚于其旗舰产品HD4870,当然要刻意降低HD4850的用料规格，以免陷入自己打自己的困境。

【非公版的路线】

对于启亨、同德这些靠销量和COSTDOWN路线赢得胜利的厂商来说，HD4850的推出是个机会，也是挑战。4850代表了AMD高端形象会东山再起也代表AMD显卡的销量会大增，当然他们会全力以赴。不过这次HD4850用料的节省也压缩了以COST DOWN为宗旨的非公版利润空间，但即使这样还是有机会进一步降低成本。比如公版PCB的面积很大，覆铜的厚度和宽度都很实在，因此成本很高，缩小显卡PCB面积就是降低成本的必由之路啦。


供电部分

供电部分

另外公版上的电杆等元件都是带屏蔽能耐受大电流的品种，如果能换成低级一些的（图一）或不带屏蔽（图二）那么就可节约不少成本。有的品牌为了品牌形象会推出一些换了比较花俏风扇的非工版，大家不要误解，公版HD4850的风扇可不是便宜货，每个大概15美元左右，而非公版显卡采用的风扇除了某些特别变态的产品，绝大部分成本在10美元以内（包括思民的大部分风扇供给OEM的价格都在10美元以内）。那些高端风扇零售时价格都很高，因此厂商可以在降低显卡成本的同时提升品牌形象一举两得。可以预见未来市场上大部分HD4850会是缩小了PCB面积、使用更低级元件和换上靓丽风扇的非公版产品。不过也不排除少数异类的出现。比如。。。

第三章：异类

在HD4850时代如果有厂商敢和同德比设计生产、采购成本，如果和蓝宝、迪兰比品牌知名度那么一定没有机会，所幸还有第三条路走。当不少人在思考如何降低板卡成本以及把风扇设计的漂亮些时，我看到的是另一条更险峻的路，这就是反其道行之，反正成本比不过公版和同德货，干脆我一不做二不休用料远远超越公版，花大力气把公版设计上的缺陷找出来然后完善之，看看是否有个别对价格不太敏感的显卡发烧友会有兴趣。围绕这个主题思想我们展开了产品设计。



【可怕的电容价格】

AMD HD4850公版采用的是国产铝电容,真是可喜可贺，国产铝电容能通过AMD严苛的认证真是了不起，不过可别以为AMD爱中国。如果不是一个特别低廉的价格（为了能进入AMD这样指标性厂商的视线，电子元件厂商的报价一般都是保本或折本的）外带想拉开和HD4870的性能差距（4870使用的是MLCC），AMD这个美国企业才不会使用国产电容呢。很多非公版HD4850上都将其换成日系铝电容，以示用料好于公版。

我们基于性能考虑干脆一步到位，使用美国KEMET钽聚合物电容，KEMET钽聚合物电容的基本都符合军标（如想详细了解钽聚合物电容的优点以及选用时的决策过程，请见拙作两篇：《显卡PM随笔之钽电容篇》、《图说钽电容之同是小黄豆玄机大不同》）拥有超级稳定性以及超低ESR，比如其不会爆炸、可以耐105度以上的高温、以及100个G以上的强烈冲击（这些都是导弹等军用超精密电子设备才会用到的），非常适用于高端显卡，NV最高端公版上经常出现的也是钽聚合物电容，不过只是SANYO的，只符合民用标准。使用了这些KEMET钽聚合物电容后，显卡将出现一堆小黄豆，可以让用户在一片“烟囱”（铝电容）中一眼认出特定产品来，不过这个代价未免太大，每颗小黄豆的成本比普通铝聚合物电容要搞8到10倍，也就是说人家一片板子上的主滤波电容还不抵一颗KEMET钽聚合物电容的价格，为了三倍的电容性能需要付出10倍的价格，这也许是高端产品的代价吧。

这还不够，RD小王为了保证将滤波做到最好还采用了极端的手段:使用了12颗KEMET钽聚合物电容（一般公版和非公版总共只有8到10颗铝聚合物电容）外加12颗以上村田制作所的16V 10UF X7R级别的MLCC（见图三显卡的左侧）,就连一直自诩为显卡发烧友的我都以为太BT了，提出意见希望修改，可是小王一句话就把我噎回去了：“既然发烧就发烧个够，就你这样就不要对寨厂50步笑百步啦。”天啊，什么样的寨厂会用到钽聚合物电容，更别说这么高档的MLCC？面对如此发烧的RD我还能说什么。

【得意的电感厂商】

电感方面本来我以为不用动脑筋，用个普通带磁闭的就可以，比如那种圆柱状的又省钱（大概一元左右）别人又没法挑剔我什么，可是和电感厂商详谈后才发现电感没那么简单。公版那种贴片电感，寄生电感很小，磁闭很好，光是那种电感的外壳就非常考究，里面参杂了很多屏蔽金属还是编织进去的（见图5）因此价格是前者的三倍。

我们的RD小王倒好和厂家的人开会时得知4850公版用的电感峰值电流大概可以通过30安培，立刻建议使用和公版一样的磁闭电感，前提是电感厂商提供能过40安培电流的型号。这点上我到没有反对他，因为考虑到有些特殊的状态如超高频以及某些专业软件瞬间状态HD4850每项电源的电流峰值可能到40安培，虽然这种状态可能碰到的机会不到1%。会后电感厂商的人笑了，本以为来推销公版显卡上的昂贵的电感会碰的一鼻子灰，没想到这里还有傻子要更贵的家伙，估计他回去后会对朋友宣传“这里钱多、人傻、速来。”

zzm

【显卡散热器的话题】

一直以来，我对于显卡散热器的追求就不高观点如下：显卡厂商做的是显卡，又不是散热器。好的显卡首先应该是在自身设计已很完善的前提下再追求高性能又美观的散热器，而且美观还应该是排在后面。

就目前而言，某些显卡厂商在板卡的设计还没有完善之前，选用一款耀眼的显卡散热器可能是为了掩盖显卡自身用料低廉或设计的缺陷。当然这时显卡散热器最好又长又宽，在“酷”的同时能把板子上寥寥无几的铝电解电容和无屏蔽电感都遮盖掉，消费者为此支付高价也心甘情愿。

更有甚者，最近有媒体为了HD4850还专门评测了15款之多的显卡散热器，惊人的发现有些高价、酷毙、装了三四个热管的显卡散热器竟然不如某些廉价的只有老老实实一个风扇的无热管显卡散热器效果好，真是莫大的讽刺。作为比较另类的显卡发烧友,我选择显卡散热器的要求是：散热效果好就可以啦，造型什么马马虎虎就好，根本不敢指望有的显卡（也可以说是显卡散热器）发烧友能看中它，不过这款风扇尺寸可千万别太大，否则把精心挑选的钽聚合物电容和高档电感遮住了可就得不偿失啦。

第四章：设计

【公版走线的缺陷】

一般来说非公版显卡的走线尤其是显存部分都是依照公版来，这样又好又省时，这已是各厂商研发人员的共识，我们在台湾的RD老李也是轻车熟路的照着公版HD4850的LAYOUT来修改，当经过漫长的等待迎来显卡时，显存却怎么都无法达到很好的状态，即使将显存从公版的奇梦达1NS升级为三星的0.8NS显存时，状态都没有好转。在排查了BIOS PCB、PWM等关键部件后我们经验丰富的RD老李推出了一个惊人的假设：公版显存部分设计有问题。

为了验证结果我们使用的EDA工具是CADENCE的ALLEGRO15.5外加ATI设计检验工具ERULE，结果见图四，此项结果数值呈现红色，表示我们应该缩短线路，否则芯片到显存的线是不等长的，可是此项结果是RD严格按照HD4850公版设计包的数值设定的，是相信公版还是相信设计软件得到的结果，我们选择了后者，应该相信RD的水平和实力，内部如果都没有信任还怎么共事？后来的事实证明老李没错，他通过关系打听到公版设计包推出时间较早，AMD发现显存设计部分有问题在生产显卡时改正了过来，可是没来得及修改发给各厂商的设计软件包。我想如果有厂商盲目迷信公版设计包的话可能会导致出问题。



【公版的过热问题】

HD4850公版显卡已上市一个多月了，消费者反映最强烈的可能就是显卡过热的问题。很多人将其归咎于风扇。其实导致HD4850公版显卡过热的原因并不如看上去的那么简单，主要有如下几个方面交织在一起造成。

首先是AMD对于HD4850的POWERPLAY功能并没开发完善，导致其待机状态的频率都很高；

其次是为了降低噪声，AMD将风扇的转速调节的很低；

最后一个原因鲜为人知，却非常重要：AMD为了HD4850的低成本和快速推出，基本沿用了HD3850的板卡设计，因此在核心部分电源输出的MOS上仍然是两个下桥一个上桥的设计，虽然很经典，可是RV770的GPU功耗毕竟比RV670高很多，而且电压比670要低，这就导致HD 4850核心的峰值电流非常高，比HD3850高出大概16安培左右，相当于每项电源要高出8安培，如果在超频使用，那么每项可能会多出12安培以上，而4850却使用了和3850相同型号相同数量的MOS，热量都集中在上桥，因此所以不发生过热才怪呢。仔细分析了上述原因后RD老李在设计阶段就使用了2上桥两下桥的方案，帮那颗不堪重负的上桥分担了一半的重任，很好的控制了过热现象，也延长了元件的寿命，花小钱办大事何乐不为。

第五章：波折

就在我认为万事大吉的时候，一个意想不到的问题却变成了困扰我们良久的噩梦，这个问题就是------PCB。由于770的显存频率近2GHZ所以对PCB的阻抗要求很高，再加上AMD的板卡设计本来要求就比NVIDIA严苛的多，我们不敢有任何马虎，设计基本结束后就打算拜访主要PCB供应商，择优选择几家，旅途开始了。由于拜访了太多的厂商，过程繁琐复杂，这里我只选几个典型有代表性的例子说说。

【刺鼻的甲醛味】

当进入车间的一刹那，我身边的RD小王直接冲了出去，蹲在地上干呕。这是我们拜访深圳宝安某厂时的情景，那家工厂的厂房并不高大整洁，厂房上贴满标语，猛一看还以为回到了激情燃烧的岁月。由于通风的问题，再加上可能新开封的漆料（某些PCB的油漆内可能含有浓度较高的甲醛），因此车间内弥漫着刺鼻的味道，很难让人忍受，陪着我们的厂长和工人们都已习以为常，真是让人佩服，如果让一般人在此房间待上一天，估计会吐到胆汁。虽然我对这个厂商有先入为主的不好印象，可没想到此厂也有过人之处。当我们参观其实验室时看到它拥有高级的差分阻抗测试、分析、控制设备（这样一台设备就要好几百万人民币），而且PCB飞针测试设备也有很多台（飞针测试设备可以比较快速的检测PCB孔位的缺陷），另外其PCB生产设备也多来自德国，此工厂真是我国工业状况的真实写照，先进的设备加上落后的管理。在随后的会议上，我发现此工厂管理层的热情很高，在交期和价格上愿意全力配合，但是他们也存在对6层、8层以上多层PCB经验不足的问题，这个问题很严重。因为PCB制造尤其是阻抗控制很多时候是经验的结晶，因此我们犹豫不决。

【无心IT的老板】

在颠簸了很久后我们到达了位于东莞的另一家PCB工厂，这家工厂的管理还不错，车间里窗明几净，连厕所都打扫的很干净。说句题外话，小日本视察工厂时最喜欢看厕所，他们的逻辑是：如果你连传统上最脏也最难持续清洁的地方都管理的很好，其它地方还用人担心么？和这家厂的老板一聊天感觉此人是老江湖，头脑清晰，见多识广。不过在陪同我们视察时我们发现：这家工厂现在主力产品多数已是消费电子类PCB，显卡做的不多；另外在参观过程中老板不止一次提出现在板卡类产品由于利润低、难度大、占用资金多，他们都不太想做了，期间不止一次游说我们转产消费电子。最后也是最重要的是当我问起他如果做差分阻抗控制和测试时，他告诉我们这种要求很麻烦他们没有相应设备，一般是外包做。我们几个人面面相觑：此工厂管理到位，却缺乏先进设备，而且由于以前的积累管理层缺乏斗志，这些因素都让人忧心。

【最后的定案】

在内部会议上，我们和RD部门沟通了RV770 PCB的具体标准，这个标准非常严苛,以至于后来被某些PCB厂骂成神经。

第一是阻抗误差控制在正负5%，就这一条就已让大部分厂商出局了，因为一般生产PCB的厂商都只能做到正负10%的要求，如果控制在正负5%意味着两点：一是必须差分阻抗控制设备，二是良率极低。前者代表好几百万的投资，后者代表低于70%的良率，而正常情况下良率是90%以上。

第二是PCB采用二次压合，众PCB厂商一致反映，这样做好麻烦，需要加价20%以上。最后一点要求让我们已有的选择基本归零，那就是使用制造PCB时使用低介电常数材料，比如BT（聚马来酰亚胺）、PI（聚酰亚胺）等，价格比普通FR4 材质高3、4倍不说，加工非常麻烦，而且交期特别长。

到了这一步我差点要求RD现实点，修改要求时，没想到老板却让我们看到希望：他正陪一个新加坡老朋友在内地游玩，而这位老朋友恰好是一家大型PCB厂的管理层，当听到我们的困境时自告奋勇的要求参加竞标，这家新加坡大型工厂可以大批量洗16层以上PCB，设备齐全，经验老到，收到我们的要求后，他们给我们答复如下：5%没问题，加价10%；二次压合没问题，再加价10%；建议不要用BT\PI等超高频材料而用改良的高频FR4做，再加价10%。我们差点没晕过去，就在这一筹莫展之际，老板的老友来了，他对我们说：“很多年了，我见过太多的厂商，都是想办法不停降低材料和品质的要求，没想到现在还有你们这帮傻人。不过傻人有傻福，为了以后长久的合作，这次算特例，不收你们任何额外费用了。”

真是山重水复疑无路，柳暗花明又一村！事后想想不管是我们运气好也罢，新加坡人会做生意也好，总之这个问题是圆满的解决了，后续产品测试也证明了此家工厂的PCB是我们使用过品质最高的产品，由于材料起点高，很多指标如阻抗和介电常数超过公版PCB。

尾声：至此我们的非公版HD4850的研发故事说完了，如果您对故事中的PCB\MLCC技术等有兴趣做进一步的了解，可以在此发表您的评论，作者将在评论中和您做进一步探讨。
-------------------------------------------------------------------

天行健，君子自强不息。

------摘自周易

[ 本帖最后由 zzm 于 2008-8-5 22:13 编辑 ]

HammerSun

晕，我说看了一半怎么没有了，原来没结束啊

zzm

原帖由 HammerSun 于 2008-8-5 22:16 发表
晕，我说看了一半怎么没有了，原来没结束啊

哈哈, 现在是完整的了[S::loveliness:]

HammerSun

看完了，这个是那个牌子的宣传？

zzm

原帖由 HammerSun 于 2008-8-5 22:22 发表
看完了，这个是那个牌子的宣传？

中关村转的,其它就不晓得乐

HammerSun

原帖由 zzm 于 2008-8-5 22:29 发表

中关村转的,其它就不晓得乐

晕倒