電子發燒友報道(文/周凱揚)隨著RTX3080和RTX3090兩大系列顯卡的相繼開賣,消費者發現了庫存短缺,為數不多的顯卡被黃牛和機器哄搶一空,Nvidia甚至不得不為糟糕的首發情況道歉。除此之外,搶先評測的媒體和首批購買的用戶都開始陸續發現一些崩潰、黑屏等不穩定的問題。這些穩定性問題往往在頻率超過2GHz時復現,但并非所有顯卡廠商都遇上了這種情況。那么這背后究竟有何原因呢?德國硬件測頻網站Igor'sLAB等媒體、工程師以及愛好者均對這次“翻車”進行了分析。
生產前期沒有真正的功能測試?
為了防止顯卡基準性能測試結果的泄露,Nvidia這一次完全封閉了評估驅動。甚至可能沒有運行Furmark或Time Spy等經典測試工具,僅用到了NVPunish(一款壓力測試工具)來進行熱測試。而從AIC顯卡合作廠商的角度來看,這就有些怪異了,因為他們生產出來的顯卡難以確定具體性能。因此每個廠商的功能測試僅限于正常啟動與熱穩定性,從而判斷是否能夠運行,但芯片質量以及最大安全頻率卻無從得知。這也就造成了不少廠商的質量測試時間較短,未能及時發現相關問題。
錯誤的元器件選擇?
參考板PG132上的電容 / Igor'sLAB
目前來看,比較令人信服的理由就是電容的選擇。在Nvidia的參考板PG132設計中,可以看到6個必要的電容,它們用于濾除NVVDD/MSVDD電壓軌中的高頻。除了電壓轉換器的高頻干擾外,GPU頻率的提升也會帶來更多的干擾。而這一參考設計開放了使用大面積POSCAP/SP-CAP(導電性聚合物電解電容)還是稍微昂貴一點的MLCC(片式多層陶瓷電容)的選擇,后者更小但必須以電容組來實現更高的容值。
從Nvidia自己的表單和規范來看,兩者都是可行的。然而從質量上來說,優質的MLCC在過濾高頻上更勝一籌。因此在顯卡廠商來看,這就成了成本控制的問題。不同的廠商因此也都對自己的顯卡選用了不同的電容方案。從許多反饋上來看,索泰的Trinity系列在頻率超過2010MHz時往往會出現不穩定的情況,因為索泰使用了6個成本較低的POSCAP電容。
6個SP-CAP電容 / Igor'sLAB
而Nvidia自己的創始人版顯卡則選擇了更加優秀的方案,它采用了4個POSCAP和2個MLCC電容組(每組10個MLCC)的方案,因此哪怕在超過2GHz的情況下出現問題,也多半是驅動的原因。Igor'sLAB認為這是最優的方案,因為中間區域更加要配以合適的濾波(避免高頻混合引起的短路)。
4個SP-CAP電容與兩個MLCC電容組 / Igor'sLAB
而華碩的Asus TUF RTX 3080 Gaming顯卡上則采用了更進一步的方案,全部采用MLCC電容組。這也證明了為何華碩旗艦顯卡ROG STRIX RTX3080 OC的頻率能高達1935MHz,比Nvidia的創始人版本高出13.2%。
6個MLCC電容組 / Igor'sLAB
那么電容的選擇與顯卡的超頻有何關聯呢?若將電容比作水桶的話,POSCAP就是大桶,MLCC就是小桶,大桶接水和放水速度都要慢,而小桶速度快但要達到相同的容量則有數量要求。隨著GPU時鐘頻率的提高,所需電壓也會提高,GPU Boost技術也會更快進行抵消和調節。所以越接近存儲極限,修正和負載變化搞得頻率也會提高。隨著這一間隔變短,對電容的緩沖速度就有更高的要求,這也就是為什么MLCC在高頻下更好的原因。對于NVVDD供電來說,一組MLCC就足以解決問題,而MSVDD的變化較少且獨立于NVVDD,并不一定需要用到MLCC。
各個廠商顯卡電容方案與回應
各個廠商RTX3080顯卡的電容方案 / 電子發燒友網搜集整理
上圖即部分已知的RTX3080顯卡電容方案,其中部分暫未正式發售的顯卡數據來源于媒體評測樣卡,具體數據以正式零售版為準。從上圖可知,大部分廠商都使用了1個MLCC電容組和5個POSCAP/SP-CAP的方案,RTX3090的情況與RTX3080大抵相同,但多數廠商采用了2個MLCC電容組和4個SP-CAP電容的方案。但隨著“電容翻車”事件的發酵,相關的廠商也紛紛做出了自己的回應。
早在給媒體送去樣卡以及顯卡正式發售前,七彩虹已經發布郵件提醒,他們已經發現了崩潰問題,尤其是當按下超頻鍵時,相關顯卡隨后已被召回。七彩虹官方也已透露未來將會采用更優的2個MLCC組+4個POSCAP電容方案。
華碩電腦中國區經理俞元麟在微博上強調,華碩的媒體送測樣卡以及零售版本都采用了全MLCC的設計,原因是在研發過程中發現MLCC超頻性能更好。而華碩在尚未正式開售的RTX3070系列顯卡上使用了4 SP-CAP的設計,但考慮到RTX3070和RTX3080/3090設計并不相同,而且該顯卡10月份才開售,出現不穩定問題的可能性相當之小。
EVGA聲明 / EVGA
EVGA的全球產品管理主管Jacob Freeman也發表了自己的回應,稱在量產的QC測試環節中,EVGA發現6個POSCAP的方案并沒有通過實際應用測試。研發團隊花了一周的時間找到問題成因,然后將POSCAP的數量縮減至4個,并在出貨前加入20個MLCC電容,這也是為何EVGA GeForce RTX 3080 FTW3系列推遲的原因,但并沒有任何6 POSCAP電容方案的該系列顯卡出貨至消費者手中。但部分媒體評測版本收到了量產前的6 POSCAP電容版本,EVGA正在收回這些顯卡并換以零售版本。而XC3系列采用了5 POSCAP和10MLCC的方案,可以實現正常參數配置,并沒有發現任何問題。
影馳于9月27日在微博發表聲明,稱目前只有6片用于評測的RTX 3090 GAMER試產樣品采用了6顆SP-CAP的電容方案,該系列暫未開售,而未來正式生產和售賣的GAMER產品將對電容用料進行優化改進。
耕升也在微博發表聲明,耕升并沒有產品采用6 SP-CAP電容的方案,因此并不會出現盛傳的電容問題與新品故障。
索泰馬來西亞回應 / 索泰
索泰的母公司柏能集團似乎已經意識到了該問題,并將對設計做出更改。索泰馬來西亞也在Facebook上發布了帖子,指出相關調查已在進行,不久后將更新情況,同時建議任何購買了RTX3080和3080 Trinity系列的客戶填寫調查表單。
小結
由此看來,電容設計失誤很有可能是本次“翻車”事件的主要原因,但還是有不少采用了MLCC電容的RTX3080/3090顯卡遇上了黑屏等不穩定性問題,而采用全POSCAP方案的顯卡也有正常運轉無誤的。MSI也在一次Insider直播中提到了該問題,表示該問題很有可能是因為驅動引起的。但Igor'sLAB隨后也發文稱具體穩定性還是取決于芯片質量,高質量的芯片保持穩定所需的電壓也更少。因為缺乏合適驅動所以顯卡合作廠商無法正常測試第一批顯卡,所以造成了部分原本不適用于超頻版的顯卡出貨。從各個廠商的回應來看,電容的選擇確實造成了一定影響,但未來穩定性的進一步加強還是得靠Nvidia的新驅動推送。
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