列强军备竞赛 08主板设计点评及09展望
2008年是多姿多彩的，强烈的地震让我们看到民族的团结，辉煌的奥运会让我们感受到巨龙的腾飞，计算机硬件行业的情况有过之而无不及，今年也是处理器及芯片组产业的大事年。
尤其是在Intel阵营里，岁末时处理器接口顺利完成由LGA775向LGA1366的转变，处理器内置的三通道内存控制器使数据传输效率增长突飞猛进；芯片组领域更是热闹非凡，按照惯例，旗舰型号先走一步，并三次变身，从X38到X48再到全新架构的X58，性能、规格一路看涨。主流芯片组则从P35升级为配置更合理的P45，且现在已做好准备，迎接未曾谋面的P55。
芯片组的变更同时也是厂商产品技术的催化剂，规格更高的芯片组可能对设计、规格要求更严格。现在的桌面级主板都有哪些设计形式？有哪几种档次的配置可供我们选择？本文将对主板行业这一年中出现并投入使用的产品设计举例，汇总，分析，最后让我们据此畅想，在即将到来的09年，我们又能得到什么样的惊喜。
08年主板个性设计百花争艳
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PCB板型是厂商用于给主板定位和控制成本的方式，现在桌面级主板的PCB布局大多采用ATX结构，最常见的有以下三种：按面积从小到大排列为迷你ATX、标准ATX和全尺寸ATX。在主板PCB的定位级别中除了肉眼可以直接分辨的大小差距外，印刷层数也有区别，主要有4层、6层、8层之分。层数越多，对制造工艺要求越高，成本也越高。
总的来说，主板的PCB板型还是跟它的芯片组定位有关联的，入门级芯片组通常无缘享受到最大的板型设计。原因很简单，低端的芯片组连线较少，对布线形不成压力。它们面向大众用户，默认使用的情况几乎占全部，电气性能只需保证最基本的稳定性。主流芯片组因为具有一定可玩性，板型设计相对灵活，厂商根据具体产品的定位来确定需要多大规格的PCB。而旗舰芯片组，功能连线繁多，用户购买它的意义在于挖掘超出默认的额外性能，各方面必须做万全考虑，毫无疑问会集尽奢华于一身。
如下图，用于满足计算机最基本需求的G41、780G主板常用迷你ATX结构，这是台式机主板中最小的板型之一，接近正方形，主要通过削减扩展插槽的方式来截短。迷你ATX除了能够节省成本，降低售价，便于快速、大量生产之外，还能适应与其对应的迷你机箱，为用户节省空间。
华擎G41M-LE（迷你ATX设计）
技嘉EP45-DS3L（标准ATX设计）
有不少人对标准ATX的概念有误，常常称之为“窄板”，其实真正的“窄板”并非如此。这是主流芯片组产品中最常见的板型设计，它的成本、布线空间都适中，可以容纳主板必备的所有功能，电器性能足以应付一般的超频。
精英黑尊龙790GX(全尺寸ATX设计)
全尺寸ATX设计也有相应的俗称：“大板”，这就是我们看到的所有高端、旗舰产品使用的设计。它与标准ATX相比，长度不变，宽度增加，用于容纳更多的布线，或起到宽松布线的作用。它有最佳的电气性能，是发烧主板型号的首要配置，但只能装入不低于标准规格的机箱中。
另外谈到PCB层数问题，就如同人类建造的摩天大楼一样，增加PCB层数是在面积受限的情况下用立体的方式提升电气性能的有效办法，但这样付出的成本和对工艺的要求都超过增加PCB面积。迷你、标准ATX的板型面积都还未达到上限，对它们来说增加PCB层数意义不大，因此在这些板型中我们通常只能见到4层PCB的设计，而6层甚至8层只有全尺寸ATX才能享受。
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虽然主板中有迷你、标准、全尺寸这三种常见板型，但PCB的尺寸是自由的，只要厂商愿意，可以按照自己的意愿来做任何改动。今年在桌面级主板中我们见识了以下三种另类设计。
杰微将原本已大都采用迷你ATX的780G进一步缩减体积，内存插槽换用笔记本专用，只保留了一个PCI-E x16插槽。这样整个主板被再次裁剪一圈，变得只有巴掌般大小，可以兼容准系统机箱，用户可以用它来组建便携式的高清PC。
杰微780G（超迷你ATX设计）
华硕P5QL(削窄型ATX设计)
将标准ATX结构的宽度削减1~2cm才是真正的窄板，不过这种做法除了能削减成本之外其他作用都不算明显，或许当你的驱动器多到让机箱前面板密不透风时，它能让你有更多空间来理顺杂乱的电源、数据线。
华硕RampageII（超宽型ATX设计）
华硕的极端行为是硬件玩家有目共睹的。在08年接近尾声的时候，华硕推出的玩家国度X58主板RampageII使用比全尺寸ATX还要宽2.5cm的8层PCB，它的电气性能让所有竞争对手望尘兴叹，这在单处理器的桌面级平台上是非常罕见的。
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在谈处理器的供电之前，我们先回顾一下08年主板用料的情况和发展趋势。说到主板的用料，最常提及的无外乎这三样:电容、电感、MOSFET。固态电容、铁芯电感等等词语充斥着厂商的宣传口号，凭此可以意识到08年是主板用料革命的一年，伴随主板行业多年的电解电容和铜扎线圈就要远去。当然，这些改进不仅仅是厂商用以吸引消费者的手段，它们确实能够解决一些老大难问题，提升产品的可靠性。
固态电容比电解电容的ESR低的多，且更耐高温，不存在电解液高温下沸腾的情况，也就杜绝了困扰我们多年的爆浆现象，这无疑有利于主板在更极端的环境下工作，或更长时间的持续工作。
电感线圈是纯物理性工作，不像电容那样要利用化学能，几乎不存在老化的问题，但是以往的电感都是使用铜线多扎环绕一个瓷芯的方式制成，扼流时产生的磁场波动有可能影响到附近线路中信号的纯净，随着电流的增大隐患也愈发明显。这个问题在08年中也得到彻底解决，大量采用的密闭式电感可以屏蔽磁场干扰，部分优质的产品采用铁芯代替瓷芯加大线圈内的电动势可以带来更强的扼流效果。
综观全年，依然全部使用电解电容和裸露电感的主板产品已难以寻觅，充其量有一些入门级产品在处理器供电以外的非重要区域使用这些传统元件。这种设计对广大普通用户是有益的，除了功耗最大的处理器之外别的用电设备还不足以使它们工作在危险状态迅速老化，节省的成本或多或少会从售价上带来实惠。
在供电方面，对成本影响最大的还不是用料的取舍，而是供电的相数（主要指处理器供电）。供电相数主要由PWM芯片决定，不同级别的PWM采购价相差甚大，而且相数增加还会导致用料成套倍增。
处理器晶体管看涨，电流不断加大，供电相数也与日俱增，昔日被喻为奢侈的供电设计如今已是家常便饭。在08年中，大多数用户有机会用到的供电相数大致分为下列几个级别：
3相处理器供电
3相供电似乎是08年我们能见到的最低标准，这个看似简陋的设计如果配备先进的元件还是能够满足大部分需求，但如果要超频或是面对四核心处理器就力不从心了。现在它只有在入门级产品上才有机会出现，而购买它的人不会有额外的奢求。
4相处理器供电
4相供电仍然是最常见的规格，它已经能够可靠地保证稳定性、耐久度，可以承受双核处理器较大幅度的超频，但对功耗巨大的四核心处理器的超频，尤其是长期超频使用还是令人怀疑的。
5相处理器供电
5相供电设计相对少见，但它却是适用面最广的规格。它可以出现在入门级产品上，也可以为主流甚至旗舰产品所用。5相供电支持四核处理器超频的悬念很小，尤其是微星独特的Dr MOS技术能将这种中庸的供电规格发挥最大的价值。
6相位处理器供电
实话实说，当供电相数的增加超过5相后，对永不超频的普通用户意义越来越小，6相供电系统若配备优秀的用料即可应付任何处理器的超频。
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08年处理器供电相数的发展是惊人的，除了最常见的3~6相供电之外，还有一些厂商通过特殊的手段让供电线路成倍增加。当然供电相数越多，掌握的厂商就越少，最后集中在一两个品牌之上。
华硕与著名控制芯片品牌Analog Device的合作使它抢先拥有了8频段的开关供电系统，最早这套系统只会被应用到X38、X48之类的旗舰产品上。随着规模更大的供电系统开发成功，现在8相供电已经普及到华硕的主流产品上，以至于连P43芯片组都有缘享受。不过P43芯片组用来超频或搭配高端处理器的可能性太小，把它看成牛刀杀鸡也不为过。
8相处理器供电
等效10相处理器供电
想要让供电相数超过8相单靠PWM芯片的频段是无法做到的，唯有通过用Driver下辖信号并联的方式实现。梅捷的超烧族系列是10相供电的典范，在PWM每个频段内它的Driver芯片将控制信号覆盖在两组开关系统上，驱动它们同时工作，从而使PWM的5频段能够控制10条线路，只是最后汇总的回路仍为5条。这类供电系统由于原始频段无法改变，处理出的电流波形达不到理论上双倍相数的程度，但电流承受能力是可以与其相提并论的，因此常称为“等效X相供电”或“虚拟X相供电”。
等效12相处理器供电
技嘉也是利用的上述原理，用6频段的PWM芯片实现了等效12相供电。
等效16相处理器供电
面对其它厂家纷纷采用并联的方式增加相位，华硕没有理由不维护自己的领先地位。凭借8频段PWM的优势，08年规模最大的处理器供电系统--等效16相位伴随P45芯片组同时登场了。只不过华硕16相供电系统的实现方式于前两者稍稍有些不同，它的每颗Driver芯片依然只管辖一组MOSFET，每个频段覆盖两颗Driver，这样就需要16颗芯片。
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12相也好16相也好，虽然它们的阵容异常庞大，但都要说独特性还坐不上头把交椅。提到数字供电系统，读者不会感到陌生，它很早就出现在高端显卡上，优点是电流、电压控制十分精准，缺点也很明显，成本高昂。有个别厂商钟情于在主板上也使用这项技术，富士康、DFI就是其中典型的代表。数字供电的原理跟模拟开关式供电有很大差别，它不是通过MOSFET的脉冲宽度来控制电压，而是由IC芯片内的晶体管根据PWM发出的数字信号震荡直接输出，输出波形本身质量就很高，再经过大量低频贴片电容的处理，趋于完美。
8相数字式供电
4+1相处理器供电（790GX）
自从K10处理器诞生后，AMD平台的处理器供电系统也发生一丝细微变化。以往AMD处理器和内置的内存控制器共享一套供电系统。但现在内存控制器的供电被独立出来，这样可以酌情使用更合适的元件搭配，使它工作更加稳定。如此变形成了X+X式供电，如上图中790GX主板上典型的4+1式供电，其中1相专属内存控制器。
12+2相处理器供电（X58）
16+3相处理器供电（X58）
08年下旬，Intel新一代Core i7处理器将内存控制器内置，对应的X58芯片组处理器供电系统也可将两者分而治之。华硕和技嘉这两个引领供电相数潮流的大鳄自然不会放过展示拳脚的机会，12+2相和16+3相便应运而生。
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内存工作时产生的电流比处理器小得多，对电压精度的要求相对较低，因此供电设计成为不稳定因素的情况很少，受重视的程度也跟后者不可同日而语。我们经常可以见到一款主板拥有十分夸张的处理器供电，内存却饱受怠慢。
08年常见的内存供电系统有三种：单相、双相和三相。
单项内存供电
单相内存供电从入门级产品直到高端产品上都有可能出现，它通常采用普通的缠绕线圈和MOSFET，这样就够用了。
双相内存供电
如果你认为自己的内存会长期工作在极端状态下，选择一款双相内存供电的主板可以让你吃下定心丸，这也是08年度最常见到的内存供电规格。
三相内存供电
当然有些品牌认为双相供电都无法显示它的尊贵，只有再加一相方能证明自己具备在撒哈拉沙漠都能稳定的能力。
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在芯片组散热领域，08年是热管称霸天下的一年。主板的散热设计无外乎两种，主动散热和被动散热，其中主动散热又分为风冷和液冷。以往的风冷散热中小尺寸风扇下压散热片的方式很流行，而在08年初始却迅速地销声匿迹了。原因很简单，小尺寸风扇想要满足散热要求就需要高转速，高转速势必会带来噪音、震动等不良副作用，同时风扇寿命也无法令人放心。
不知从何时开始，人们发现用热管可以让这个问题迎刃而解。从热管将主要发热源导引至处理器风扇附近的散热片上能有效利用它的余风，包括另一发热大户供电模块的散热都可如法炮制。有了这个理念，我们没有必要再忍受噪音和震动的烦恼，传统的散热方式一夜之间被打入冷宫。
热管技术起初仅被应用到最前沿的旗舰产品上，随着设计上的成熟，不久它便降低姿态，在主流产品中普及开来。尽管如此，主动式散热还是没有完全消失，因为在承受发烧友的蹂躏时它确实更加强壮，只不过今天的主动式散热比以往有了很多改变，大有独当一面的架势。
主动式风冷散热
主动式液冷散热
被动散热对普通用户已经足够，现在设计有主动全局散热的主板多数都是专为发烧友考虑的。它们中的主动风冷设备基本都是选配件，可拆装，你可以在需要它时才使用，具有人性化成分。
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本页我们对08年主板行业中常见的几种芯片组散热设备做个汇总，并加以分析，细品它们之间的优缺点。
不按主动和被动区分，目前我们常见的芯片组散热器主要有三种：独立式切削片、热管+切削片、热管+鳍片。
切削片是用整块金属在数控机床上切削加工所得，材料利用率低，成本较高。鳍片是用整块金属薄片按设计好的尺寸裁切加工而成，材料利用率通常在90%以上，成本较低。切削片成型后经过打磨、镀色就是成品；鳍片则需要进一步对外形加工并拼接，最后固定在导热底座上才能使用。
前者的优点是散热片与底座之间本署同一块金属，不存在热阻问题，传热效率很高。缺点是受制造工艺影响，散热片较厚且数量少，换热面积有限，其次复杂外形的加工难度很高。后者与前者正好相反，优点是散热片数量多，换热面积大，外形设计较为自由。缺点是鳍片与导热底座之间可能存在额外的热阻，热阻的高低由制造工艺优劣决定，其次就是比较脆弱，经外力撞击极容易损坏。总的来说，如果做工精湛，鳍片的效果是明显高于切削片的。下面让读者了解这两种散热片是如何在主板上应用的。
独立切削片式散热
08年虽然是热管年，但部分主流产品和所有入门级产品通常不会采用。没有热管的介入，切削片是最可靠的选择，它刚度很强，与芯片贴合的较为紧密，尤其是无热管时
热管+切削片式散热
有些主板采用热管+切削片的方式，让热量在几个散热模块之间传递，只要有一个散热模块得到余风的眷顾，即可降低整体的热量。想法是不错，不过切削片较厚，不利于打孔供热管穿越，只能将热管压在下面，接触面有限，主要还是依靠切削片本身的散热能力。
热管+鳍片式散热
鳍片无疑是热管的最佳搭档，它可以做出各种形状，一个模块让三条热管穿越也不是困难的事。
不过热管连接过多也会造成一个弊端，就是几个散热模块整体性过强，如果各自负责的发热源不在同一平面上，就容易发生个别部分接触不实甚至悬空的现象。当这个现象发生在最重要的北桥芯片上时后果是灾难性的，轻则超频不利，重则默认死机。大多数主板固定散热片采用压固式弹簧塑料钉，发生悬空时它的咬合力不足以补偿，因此若北桥处使用螺丝硬性固定更为可靠。目前厂商使用粘性很强的口香糖硅胶来解决这个问题。遗憾的是经我们实测，口香糖硅胶的导热性能并不是很理想，远不及散热底座直接与芯片接触。另一个问题就是口香糖硅胶有固化效应，是一次性的，若发烧友拆卸再装回，极容易出现上述悬空现象。综上所述，减少模块之间的热管连接，北桥散热模块采用螺丝固定并取消口香糖硅胶是最有效、最可靠的办法。希望未来厂商能对此做出彻底的改进。
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与一两年前相比，各个主板品牌在PCI-E插槽方面也是越来越“不守规矩”了。尽管芯片组厂商为每款芯片组明确制定了完整的PCI-Ex16通道数量，但毕竟这方面拆分的自由度太高，各个品牌为了突出自己的特色，出台了五花八门搭配方案。
1条PCI-E全长插槽（780G、P45）
只有一条PCI-E全长插槽的不只是那些入门级芯片组，华硕在一款P45主板上擅自将第二条摘除。原因是以这款主板的定位“没有组建双卡交火的必要”。
2条PCI-E全长插槽（780G、X48、790GX）
当然，有两条PCI-E全长插槽的也不仅仅是P45主板，780G、X48、790GX都可以有两条。前者的理由是将PCI-E x16对半拆分支持交火功能；中间的理由是为超频而生，3槽完全多余；最后一位理由是本身集成显示核心，双卡交火足矣。
3条PCI-E全长插槽（P45、X48、790i）
X48和790i作为Intel和NVIDIA的旗舰芯片组支持三卡天经地义，但还是有P45来凑热闹。它的最后一个PCI-E全长槽连通南桥提供的PCI-Ex4，对多卡并联毫无帮助，但至少可实现多卡多屏输出。
4条PCI-E全长插槽（790FX）
与那些不是嫁接就是截肢的主板相比，名正言顺配备四个PCI-E全长槽的恐怕只有790FX主板，它需要支持AMD官方认可的x8+x8+x8+x8 Quad交火。
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08年主板设计又一大趋势，可玩性、人性化设计覆盖面变广。所谓可玩性和人性化设计主要就是为超频服务的，在超频调试中重复次数最多的动作不外乎开机、复位和清CMOS设置，如果用传统的操作方式其繁琐性可想而知。厂商们开始注重这方面的配置，并不再局限于旗舰产品，为的是除了让原本面向大众用户的产品在硬件玩家心中也能增加筹码。
总的来看人性化设计的深度可以分为以下四个级别：
开机、复位按键
Level1：只提供了开机、复位按键，清除CMOS设置仍依靠跳线操作。
增设Debug或清除CMOS设置按键
Level2：除了开机、复位按键之外，加入了Debug灯或清除CMOS设置按键。
所有人性化功能俱全
Level3：开机、复位、清CMOS设置按键以及Dubug灯一应俱全。同时具备这四要素可以让你在超频调试中得心应手，十分惬意。
内嵌底层控制程序
Level4：如华硕这类研发力量极强的品牌可以为主板的BIOS嵌入底层控制系统，与操作系统没有任何关联，直接控制BIOS程序。结合LCD显示屏和一系列按钮摇杆能在操作系统下操纵频率、电压等参数，并时刻掌握各个主要设备的运行状态。这类人性化设计完全打破原有概念，已达到了次世代的高度，在未来可能会被其他品牌仿效。
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存储I/O面板是计算机连接外部设备的枢纽，它如果发生变化主要是由主板硬件功能的变化引起。虽然计算机性能的发展突飞猛进，但主要连接方式近两年来都没有太大变化，I/O背板同样无需做多少改动，仅仅省略了一些已淘汰的端口，增加更多实用的I/O入口。
08年主板I/O背板主要也分为下列四种类型：
标准型
标准型提供了日常使用必备的端口，保留了一个濒临淘汰的COMP口，多数应用在普及型产品上。
精简型
精简型与标准型类似，进一步省略使用率较低的端口。如抛弃鼠标PS2口、把7.1声道端口精简为2.1声道，普通用户家庭组建7.1环绕系统的并不多见。增设一个eSATA这样前卫的功能。
专项型
专项型I/O背板以突出其中某项实用功能为特色，如上图中的产品着重增加了USB2.0端口的数量。
全面型
全面性I/O背板提供了目前几乎所有可以用到的功能，1394a、USB2.0、sSATA、光纤同轴、7.1声道音频等等。这类设计多在主流或旗舰型号产品中出现。
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08年桌面级主板设计成就回顾到这里告一段落了，接下来笔者针对文章论述的每个方面做个阶段性的总结，并对未来的发展谈谈个人的看法。
板型：增加PCB层数是改善电气性能，宽松布线的好办法，前提是PCB的面积无法再增加。虽然一些厂商拿出了别出心裁的设计，但它们都处于现有机箱的兼容范围之内。单方面的大规模改动会让消费者无所适从。在09年乃至更远的未来，只要主板结构不发生统一性的变化，这几种板型的套路还会一直延续下去。
处理器供电：这是评价主板优劣的一大重要依据，任何品牌都不会忽视。我们在每个品牌旗舰型号上见到的处理器供电系统基本上就可以代表它的最高技术水准。处理器核心数量的增多，电流的增强，给了厂商充分的理由在这方面倾注精力。一年前16相供电在人们心中是不可能完成的任务，现在却已实实在在伴随你左右。当前供电相数最主要受到PWM芯片的限制，相信不久的将来新PWM的问世能伴随更多惊喜。
内存供电：双通道内存延续了很多年，明年我们将正式迎来三通道时代。内存数量的增多必然带来功耗的增加，出现更多相数的内存供电不会让人吃惊。
芯片组散热：08年里热管鳍片的广泛应用让人们彻底告别了额外的噪音，在光环的背后弊端也渐渐浮出水面。不过除此之外目前确实还想不出有什么比这更好的办法，只能寄希望于设计上进一步改善。
这就是极限？
PCI-E插槽：光阴似剑，从NVIDIA的第一款SLI平台诞生一晃已经好几个年头，主板PCI-E显卡插槽的数量主要还是受多卡并联技术左右，也受PCB面积的限制。如果用于组建SLI或交火，4个插槽似乎已到极限。
人性化设计：这与DIY硬件市场的发展前景息息相关。未来人们不再为了廉价攒机，而是根据需要自由搭配。这部分人即使对超频不感冒也或多或少有些裸机情结，如何让他们在裸机状态下更舒适地使用是设计者研究的课题。
I/O背板：I/O背板的功能来自主板上的芯片配置，与其等待I/O背板提供更多功能，不如盼望主板多元化的形成。已经有些主板上出现了诸如蓝牙、读卡器之类的实用功能，未来想必更加美好。