转:揭示GF7900王者显卡花屏之谜

　　拨云见日 花屏只因小元件
　　说了这么多来自用户的猜测，竟然没有一个能够充分找出G71花屏的真相。其实这是很正常的，虽然目前DIY用户对产品已经有了相当深刻的了解，甚至超越一些专业人士，但相对于厂商的研发部门而言，用户的认知仍然有很大的局限性。下面就看看来自专业人士的解答，揭开显卡花屏之谜。



　　显卡的供电分为核心与显存两个部分，如果从用料上区分，供电模块包含PWM芯片、MOSFET两部分，其中PWM芯片负责发生高频开关信号来控制MOSFET，而MOSFET则按照PWM的数字信号进行通断，输出对应的电流。MOSFET有一个重要参数，就是所能输出的最大电流强度。显卡花屏的原因正是出在MOSFET输出的最大电流强度上面。



　　GeForce 7900显卡所采用的P455公版设计中，有两个非常关键的MOSFET，他们负责给显存进行供电。这两个MOSFET位于显卡背面末端靠近边缘的部分。显存部分，根据P455公板的设计思路，8×32 DDR3（256M/256bit规格用）显存，电压1.8V，峰值状态下可以达到2A每颗的电流需求，合计8颗共16A。因此根据nVIDIA的公版设计，这里采用了S08封装的两个MOSFET，分别是AO4420上桥和AO4410下桥。虽然整个电路的能量都要通过上桥来输入，但对于降压电路，上桥导通的时间一般比下桥的要短，AO4410下桥负担是要大大重于是AO4420上桥的。
　　理论上说这种设计是没有任何问题的，根据官方资料看，AO4410可以提供18A的电流，在正常情况下已经完全能够满足显存对用电的需求。这种S08封装的MOSFET并不难发现，它采用的是8pin规格，在PCB上位置的标记分别是Q501和Q502，而且在封装上面也印有4410和4420字样。
　　但是P455公版设计中，默认的规范并没有考虑到超频状态。在超频状态下，功耗的提升速度要远远快过频率或者性能的提升速度，而MOSFET与显存峰值功耗之间的只有2A的差距，用户只要稍稍一超频，在测试或者游戏过程中遇到大数据量传输，显存的供电模块很容易就会超负荷运转。实际上，这里nVIDIA是允许把两个MOSFET更换成更高档元件的，但是显卡上市初期，所有的厂商都没有这么做。
　　另一方面，目前显卡产品同质化日益严重，因此显卡厂商也开始在超频方面大做文章，一边是尽量缩减用料，降低制造成本，或者尽量依照公版设计；另一边是要提高显卡的性能，让产品更加吸引用户。实践证实，三星的1.4ns GDDR3显存颗粒虽然标称电压为1.8V，但是完全可以加压到2.25V进行超频或者改善参数，这种情况下显存对电流强度的需求，已经完全不是下桥AO4410 2A的余量能够满足的了。



　　公版用料本身不适合超频，用户和厂商却又在拼命尝试超频，两者相结合，无疑让P455上原本就不适合超频的用料设计受到严峻考验，加上MOSFET的制造工艺类似与CMOS，实际上都是MOS工艺，所以害怕静电，本身就会有一定的废件率，即使是在生产线上，显卡烧毁的事件也频频发生。在供电良好的情况下，136pin引脚的GDDR3显存频率普遍可以超频到1500MHz以上，P455公板设计中，这种不适合超频的设计不但大大限制了超频空间，同时也让一些采用诸如1.2ns等高规格显存颗粒的GeForce 7900系列显卡处于危险的边缘。
　　对于P455公版PCB设计上所采用的4410和4420，还有更严峻的考验等待着他们。S08封装的芯片本身有一个严重的问题，就是不耐高温，很容易在高温下损坏。MOSFET是如何损坏的呢？MOSFET在工作过程中会产生较大热量，尤其是满载的状态下，芯片内部会迅速积累大量的热量。同时MOSFET还有一个特性，就是在高温状态下， MOSFET发热又会提高本身的导通电阻，更高的电阻导致更小的电流和更多的热量，供电能力会下降，损耗增加，有更多的损耗转化成热能，反过来热能又让供电质量进一步恶化。这样，在高温的推动下，MOSFET内部性能一系列的恶性循环。高温会导致MOSFET对显存供电不足，导致花屏，继续下去的话，MOSFET就会烧毁，显卡再也无法点亮。

　　减小影响 官方修改方案出炉
　　好在目前厂商已经注意到了这个问题，一些采用公版PCB设计的AIC厂商及早的更换了Q501和Q502的用料，避免事态进一步扩散，而对于此前卖出去的显卡，由于目前还处于质保期内，因此也会有非常不错的售后服务专门处理这种故障。



　　从目前的情况看，一些比较负责任的厂商已经及早更换掉了元件。影驰的GeForce 7900GT以及GeForce 7900GS上，就将P455的上行MOSFET和下行MOSFET全部更换，采用了例如AOL1408、AOL1432这样的高档MOSFET，这两款MOSFET可以提供高达85A的电流，搭配6549PWM之后，整个供电模块所能输出的电流仍然超过60A，远远大于显存颗粒对供电的要求，为显卡的稳定工作以及超频提供了强有力的保障。除了供电能力强之外，这两款替换的MOSFET采用了ULTRA SO-8封装，可以承受更高的温度，避免由于温度过高而产生恶性循环。随后，包括XFX讯景、双敏、丽台在内的AIC厂商，也都采用了类似的解决方案。



　　另外，一些基于公版设计思路而研发的非公版产品中，对供电模块部分的MOSFET也全面更改。实际上显存供电是由MOSFET下桥负责，因此只要更换AO4410这一个MOSFET其实就完全可以了，代表厂商有旌宇。厂商采用的各种方案不尽相同，但是都改善了供电能力。非公版产品中，显存的供电模块普遍能够提供超过30A的电流，完全杜绝了花屏故障。

　　妙手回春 医治怪病不犯难
　　其实除了厂商之外，用户如果不小心踩到了“地雷”，在显卡还没有出现花屏现象的时候，可以尝试自行更换元件。想要检测是否花屏并不难，一般情况下，只要在高分辨率下运行3DMark03和3DMark05看看是否异常就可以了。尤其是3DMark03，检测显卡花屏的准确度非常高。



　　显卡的改造主要有两种方法，一是补焊元件，二是更换元件。对于想要补焊的用户，可以观察一下显卡背面，除了Q501和Q502之外，还有多组辅助供电模块。其中一些采用了3MOSFET设计，包含1个上行和2个下行，但是在实际生产中出于成本考虑，并没有完全依照原来的规格，用户可以尝试自己将缺少的MOSFET补焊上，并联MOSFET之后，能够稍微减轻单个MOSFET的温度和供电压力，增强供电模块的稳定性，这种解决方法比较适合不喜欢超频的用户。但是要注意，补焊时不能专门焊接一个MOSFET就算大功告成，与之关联的贴片元件如果有缺少，尤其是负责控制信号的引脚一定要连通，否则毫无意义。这样就涉及到了许多元件，并且要深入研究PCB布线，甚至还要进行小规模改造。总之，这种补焊的难度相当大。
　　如果使用替换法，其实可以自行购买两个规格更高一些的MOSFET替换掉原来的，这样可以大幅增强对显存部分的供电能力，是一种非常有效的解决办法。重要的是这种方法成本并不高，买两个比较高档的MOSFET也不过几元钱而已。
　　还有一种介于替换和补焊之间的解决方法，就是在原有MOSFET的基础上，用脚对脚的办法再叠加一个同规格的MOSFET进行并联。这样虽然是在增加元件，但是效果和替换元件相同，而且改造难度更小。改造之前要注意查一下PWM的资料，看看PWM是否能够推动两个并联的MOSFET，如果不能推动，则MOSFET会处于高内阻状态，白白增加发热量。不过在大多数情况下，PWM的驱动能力是不必考虑的，推动两个MOSFET一般不会出现问题。
　　改造通常遇到的麻烦并不是改造难度方面，而是匹配的MOSFET如何购买到，从笔者走访一些电子元件市场所了解的情况看，想要购买几个指定型号的MOSFET，要依靠一定的运气在里面，否则很可能购买不到。