"我"非山寨 揭秘非公版GTX460研发历程

吸血大魔王

一、前言

这是一个国内某显卡品牌讲述他们打造显卡的一段心路历程，其中的一些点点滴滴，我们觉得可以和各位消费者和读者一起来分享一下。

“做显卡就像生孩子，十月怀胎，一朝分娩”——这是一位在显卡行业打拼了近十年的老产品经理说过的话。很心酸，也很真实。
        GeForce GTX 460是一个好产品。无论玩家还是业内人士对它的认同度都非常高。不过问题在于，你要做品牌、要做好产品，就不能盯着公版去看。GTX 460的非公版，就是这样一个璞玉，要怎么样雕琢它，就看各自功力。
二、两次失败的记忆
    ——经过两个新产品的失败，大家心情都很失落……

在每次新品定案之前，公司都会组织这样的会议，产品部、市场部和工程部一起讨论对新产品的要求。GT240发布前，也是这些人在很热烈的谈论着将要上市的产品：我们可以做4+1相供电，比公版2+1相更多；可以用GDDR5 -0.4ns显存、频率设定在4000MHz；主频可以定的更高一些，尝试冲击GTS 250；得配备更好的散热器，至少可以满足大幅度超频……诸如此类的要求，从大家的口中一个一个提出来，特别是公司主管W，这是个完美化的产品狂人。公司的每个人都希望将产品变得更强，市场本来就是产品的投影，好产品才有好市场。

产品经理Q并不是第一次看到公司主管W和市场部人员这样的眼神。他们知道之前游戏高手系列的成功，更高规格和更高的性能是第一重要的因素。但问题在于，这次的GT240有些棘手。

图：没有机会上市的GT240游戏高手

现在回头来看，没有机会上市的GT240游戏高手确实使用了比公版4层PCB更豪华的6层PCB，增加1相供电，稍微加了电压，并重新调节了BIOS，为了避免供电不足还加入外接电源。但GT240的频率提升依然很乏力，显存核心频率表现都不够理想。

实际问题出在NVIDIA。相比NVIDIA在GDDR3显存上成熟的调校而言，GDDR5的应用对NVIDIA来说几乎成了烫手山芋。公版显存频率一降再降就是例证：GeForce GT240公版显存频率从最早的3800MHz降低到3600MHz，出货后又降低到3400MHz。另外，GeForce GT240的GPU核心内部电路的设计上也精简了很多，因此最后频率才确定在550MHz。NVIDIA给出建议，如果你要做超频版，最高频率最好不要超过650MHz——这还得是专门批次的芯片。

事实上公司后来完成了240游戏高手的开发，但是由于成本的上升（足足比市售的普通版贵了近150块钱）并不能换来更好的性能表现，而且一开始NVIDIA就要求各家用GeForce GT240取代GeForce 9600GT的份额，价格战轰轰烈烈的展开了。在这种厮杀价格的情况下，出一款比对手们的缩水版贵了150元的GT240游戏高手几乎没有任何意义了，公司主管W的完美情结没法实现了，他很不甘心的提前退出了最后的定案会议……这款产品最终被放弃的决定只能由产品经理Q做出了。

接下来的Radeon HD 5770的游戏高手产品，面临的问题更复杂。
Radeon HD 5770芯片本身超频空间也不够多，在性能方面没有太多可挖掘的情况下，重点关注功能则是非常不错的想法。经过调查，市场部门发现当时能支持DisplayPort的显示器很少，并且价格高，如果让普通的DVI显示器也能在 Eyefinity中使用，这样就大幅扩展多屏拼接的应用范围，并且降低使用成本。因此有“完美狂人”之号的公司主管W提出：给5770游戏高手显卡设计完整的六个接口，包括DisplayPort\DVI\HDMI等六个接口——内部称之为“六头鸟”，最终让普通显示器轻松使用多屏拼接。这样的设计对用户来说是非常有吸引力的，比如证券操作、多屏幕监视系统、多显示幕墙、超大画幅的屏幕拼接等，有广阔的应用空间。

图：曾在媒体上曝光过的带双PCI-E X16的5770游戏高手显卡

为了解决六个大接口（带6个接口的公版HD5870用的都是小的mini-DP接口）能在一张显卡上共存，并且让接口更具可选性而不会成为普通消费者的负担，产品经理Q还想出了个绝对石破惊天的妙招——在显卡上做多一组功能性插槽，通过这个插槽再扩展多3个接口出来。

图：原来准备用显卡顶端的PCI-E X16插槽来扩展的多屏输出子卡，这是首次在媒体上曝光

但实际上研发中出现了不少问题，一个是被动、主动视频信号的选择问题、另外还有涉及到外接芯片配合等问题、甚至还包含了驱动、信号经过多层转接后的完整性和强弱性等一大问题等难以解决的棘手问题。
在纠结了很长一段时间后，设计部门又不得不再次充当“坏人”，做出彻底放弃在Radeon HD 5770上的六头鸟版本，改走常规路线的决定———— 产品经理Q又再次郁闷的暴走。不过六头鸟并不会因此而“死”，因为我们决定让他在Radeon HD 6000系列上大放异彩。以今天的目光来看，这款显卡以就算是一款充满了探索精神的产品，它第一次提出了转接子卡输出的概念，也采用了如特种外观电感、超低内阻SOP-8 MOSEFT等之前没有使用过的用料，探索味道很浓厚。还好，后两者的卖点都在现今已经在售的R5770游戏高手上得到延续。

经过两个新产品的失败，大家心情都很失落，公司品牌继游戏高手GTX260+风光之后，近1年的时间里都寂寂无闻，继续走着平实无华的路线。研发端同事心情都很郁闷。在这种情况下，面对GTX460这样未来极为重要的产品，做更强悍的版本，更完美的产品，应该怎样入手？

吸血大魔王

三、对新品的谨慎态度
    ——经历了2次挫折，因此这次得谨慎。
公司楼下就是熙熙攘攘的深南大道。每天看着车流停了又走、走了又停，还有对面一天天成长起来的深交所新大楼，生活似乎就在这样的平淡中流走。

        实际根本不平淡。游戏高手系列显卡已经很长时间没有推出了，流走的似乎只有消费者的记忆，要知道，一旦消费者对某个系列形成惯性，你得不停的推出这类产品，否则消费者就不知道你是谁了。除了流走的，还有不断增加的，那就是销售部门同事不停询问新品上市的口气——越来越急躁，还有老板的脸色——越来越阴沉。

NVIDIA的新品参数已经摆在眼前，与此相配的，还有一张公版PCB图。在产品经理Q讲解了新品的大概性能和参数后，大家又开始提出自己的看法：

1. 公版三相供电太不给力了，至少得八相。
2. 超频能力要强，一定要达到目前的最佳水平
3. 用料方面，尽可能有特色。比如大型的去耦电容。
4. 2GB显存，大显存对高分辨率游戏有帮助
5. 散热器感觉一定要好。无论是侧吹还是普通的散热器，至少得满足超频需求。

在会议室的白板上，每个有自己想法的同事都会用黑色签字笔写上自己的想法。有些想法说起来很简单，但实际上做到并且做好并不容易。会议在没有最后确定新品到底如何做的氛围中先暂时结束。研发部门经历了2次挫折，因此这次得谨慎。
四、荒原效应
    ——登山者可以在一开始迅速的上升，然后走到一座山的山顶后，才发现前面有一个大荒原。
为了更强，首先得清楚能做到多强。研发部门先和NVIDIA沟通，尽可能吃透公版的PCB设计图，然后根据公版设计的要求，再继续加强。
根据NVIDIA给出的公版产品，在经过很多天的测试后，研发部门建议做真六相供电，真六相的每一相都受到PWM芯片独立控制。此时根本没人考虑假六相——那种双电感并联起来的产品的实际供电能力和真六相会有巨大差别。
但市场人员要求增加显卡的供电相数，至少有八相，要堆料。研发部门却不同意，理由很简单：六相供电能力已经超出了核心超频上限，再往上就对核心供电意义不大了。非要做八相供电只会让客户付出不必要的成本，而对产品的性能表现没有任何意义（消费者往往没有意识到，不必要的堆料多出来的成本只会转嫁给消费者自己）。另外，更多的相数需要更多的用料、占据更大的空间、需要更长的PCB。如果你没有这么大的PCB，你就得用特种用料，这些特种用料往往性能并不像他们的外观那样好看，还得做大量的调整和实验，得给生产带来更大的压力……如果你需要更稳定的电流，完全可以用其他方法（比如去耦电容），没必要在相数上纠结。
在产品大方向的把握上，公司主管W认为在堆料和非堆料之间，还有一种选择，那就是有选择的、聪明的、合适的堆料。这种堆料才是真正的好钢用在刀刃上，才能真正让客户每一分钱的投资都有实际的效能体现。放弃花俏，选择实用。

图：登山者可以在一开始迅速的上升，然后走到一座山的山顶后，才发现前面有一个大荒原。

从另一个角度来看，堆料实际上也有“荒原效应”。一开始你堆料，效果很明显，但到达一定程度后，就会没有什么效果了。这就像登山者：一开始可以迅速的攀登山峰，垂直距离不停的上升，但到了一定程度后，登山者会攀登到山腰荒原，只有迈过这个荒原，产品才能进一步上升。因此，只要找到这个荒原，就能确定供电相数。

研发部门对GeForce  GTX 460的进行了深入的研究，发现了很多之前完全不为人知的内容。
首先，NVIDIA官方公布的数据表明GTX460的最大功耗只有160W。但是NVIDIA的测试并非采用了能让显卡一直100%满载的“Furmark”软件，而只使用类似3DMark之类的综合类测试——模拟用户的实际使用环境（用户不可能永远工作在100%负载下），并定义显卡的官方 TDP，这种测试所能达到的最高功耗相比Furmark的实测结果有差距，并且。使用Furmark测试GTX 460，默认状态下的功耗达到175W左右。比NVIDIA的数据高15W。
其次，NVIDIA一直以来对超频态度都很模糊。但在GTX460上，超频变成很重要的一个宣传点。NVIDIA正式开放了超频设计，并有一系列的超频软件配合。在增加电压后，一部分产品可以在900MHz以上的高频率运行。加电压超频很可能成为玩家很流行的趋势。

第三，超频时的电压对功耗的影响堪称恐怖。实际测试中发现2个特别奇怪的电压点：1.037V和1.072V。只要电压超过这两个点，功耗就会迅速飙升。最高功耗在1.1V@900MHz下取得，为270W。此时已经远远超过了公版三相负载的极限。

        当然这样的表现还是存在GPU个体体质差异存在的，同时测试卡又为样品所以成品卡究竟如何，还需进一步探讨。
综合测试数据，研发部门认为，加电压会严重增加芯片的功耗。此时芯片漏电电流和发热量都大增——各位可能对这种描述没有什么感觉，在实际测试中，当电压加到1.1v，核心频率达到900MHz时，功耗达到了 270W——比标准频率、电压下的175W 增加了约100瓦 ！功耗越高，温度就上升的更快（超频前后最高温度相差20度左右）。假设你的散热器可以在这种状态下工作，显卡的供电部分也会由于超过极限的工作负载而难以承受。轻则长期高温缩短工作寿命，重则直接烧毁。不过更多的表现则是根本上不了高频，大多数显卡超频到850MHz时就颇为乏力，供电能力是一个很重要的原因。
在这种情况下，公版的三相供电、普通加强版本GTX 460的四相供电都是不能满足需求的。极限状态下的270W显卡功耗，至少需要大约180A左右的核心电流，公版需要每相供电负载60A，远远超出其本身供电的负载能力，四相供电的显卡每相负载也高达45～50A，也超出供电每相40A的负载极限。
因此，6相供电就是那个“荒原”。只有设计6相供电，每相供电在极限状态下只有30A～35A的负载，还留有一定的负载余力。而且最重要的是，无意义的堆料（GTX460产品中大于6相供电设计）只会徒增产品成本，而最终这样的成本增加只能由消费者来承担，合理、高性价比的设计供电相数才是王道，同时在工程师的实际测试中6相核心供电已经能够满足GTX460在合理极限环境下的稳定工作。

吸血大魔王

五、散热器和背板的选择
    ——“黄连上清丸”，吃了就能泻火

玩家对侧吹的印象来自于公版显卡。几乎所有的公版高端显卡都是侧吹，这似乎成了一个定理。不过研发人员并不这样看。侧吹散热结构上的先天缺点，导致其满载状态运行时噪音过大，平常运行温度表现也不够理想。在GTX460的设计上，到底是用侧吹还是用普通的直吹式？

散热器的选择和PCB的开发几乎同时开始。公司有多家合作不错的散热器伙伴厂商，在各自询问后，这些散热器厂商们都拿出了自己的方案，比如：A厂商双风扇四热管、B厂商双风扇五热管、C厂商单风扇三热管、D厂商双风扇三热管。看着结构几乎千篇一律仅有外观不同的散热器，一时间大家都觉得觉得是不是应该换个思路，做做没做过的侧吹？

侧吹方案

做侧吹在当时看来至少有两个直接好处：1. 别的厂商很少有用，增加产品区别度；2. 侧吹的确对降低机箱温度有很大优势；从另一个角度来看，将一个功耗高于150W的设备放在机箱内当作热源，会影响到CPU、主板等其他设备。虽然侧吹对散热的效率不如直吹来的好，但考虑别的设备的运行稳定，只有侧吹才能保障整个机箱的运行环境。

显卡不需要什么呼吸，它需要吐纳，将机箱内的热量都排出去，留在机箱内部的热量排泄不及时，只能越来越多，温度越来越高。况且这样一款主打超频的产品，如果用户超频后功耗大增，显卡又将热量全部内排的话，整个热环境就会恶性循环越来越差。侧吹不是救世主，但侧吹是机箱散热的“黄连上清丸”，吃了就能泻火。

经过详细分析，新游戏高手版本GTX 460风扇就定义为侧吹式散热。除此之外，为了保护背部PCB，设计人员还给显卡背面穿上“小马甲”——PCB背板。和传统的背板不同的是，游戏高手的背板并不是常见的平板一块，在背板设计上，研发人员向Quadro专业显卡的背板学习，将其开为瓦楞状，这样可以增大散热面积，物尽其用。另外，类似 GTX 460这种加长的PCB，在运输中的震动，在使用中受热，都是隐患，可能会造成GPU的虚焊、脱焊等问题。增加固定背板，不但分担了散热器扣具的拉力，还给PCB多上了一层保险。

游戏高手的散热器在经过漫长的打样过程后，终于将要求提交到了相应的散热器工厂。在上机测试中，这款侧吹风扇效果也算不错。虽然在超频状态下供电部分的温度过高，但这样的问题解决也不难，加上散热片即可。
六、2GB显存的遗憾
    ——不认命还能咋样，一个人去风中凌乱吧。
显卡研发的进度还是比较顺利的。不过在显存设计上出现了难以抗拒的巨大压力。这个压力不是来自研发内部，而是来自外部。
公司最初研发的预想是2GB显存，和NVIDIA沟通后被NVIDIA拒绝了这个要求，并且明令禁止开发2GB显存的显卡。理由是GTX 460 2GB会影响到GTX 470的市场地位。如果厂商要研发2GB显存的GTX 460，NVIDIA将不提供任何支持，包括显卡BIOS验证。不通过NVIDIA的BIOS验证，意味着显卡不能装公版驱动、也就等于显卡无法上市。
当然，这样的禁令如果是针对每一家的，都公平处理的话还好说。在得到NVIDIA严厉禁止的答复后，研发部门只好将显存设计为1GB。哪知没过多久，柏能和同德两家厂商都宣布将开发2GB显存的GTX 460显卡并在国内上市。这就奇了怪了，NVIDIA不是禁止了吗？怎么还有人这样做？NVIDIA并未给出正面答复，只说给你们最大的支持。类似这种含含糊糊的话，听了也等于白听。心里的郁闷和纠结说明了什么？在金钱和利益眼中，出货量就代表一切、利润就代表一切、市场占有率就代表一切。核心厂商为了维持眼前的利益法则，拒绝竞争，拒绝公平、拒绝效率、拒绝一切有可能改变目前利益瓜分现状的苗头出现。他们将厂商分成三六九等，以这样的厂商的级别决定了技术支持、版本开放、采购价格等诸多措施。低一等，你就差一个档次。
好吧，认命了。商业竞争中大者恒大，弱肉强食的基本法则单纯靠想要做一个好产品的美丽梦想是不切实际的。不认命还能咋样，一个人去风中凌乱吧。

吸血大魔王

七、显卡研发的进展
    ——显而易见，后者优势更为明显。

无奈之下，只好确定1GB显存。一切就绪之后，研发部门的进展很顺利，第一张PCB很快设计完成。在第一张PCB设计完成后，市场部就得到了这个消息，他们将这个PCB的打样图发到网上，供玩家评论。从实际反馈结果来看，玩家也对公版的三相供电不够满意，因此对新的六相供电的游戏高手显卡感到很感兴趣。

图：第一版GTX460游戏高手的PCB打样

但谁都不知道，研发部门想追求新的设计，没有太过于考虑PCB厂商生产的问题。在第一张PCB打样后不久，就发现了第一个问题。
PCB厂商发现，这张PCB如果上市后，新奇的电路排布或许会引起消费者的喜爱，但供电能力方面并不够乐观。由于扭转90度的走线方式异于传统，因此在电流通过时会由于铜箔不够宽产生比较大的热量。最终结果就是影响极限超频能力，这显然不是玩家所喜爱的。
紧接着的是第二次的PCB打样，这次的问题更明显一些，PWM芯片不能正常工作。因此只能飞线处理。这还不是最重要的内容。市场上也先透露出一些消息，有两三家厂商开始使用全聚合物电容或者钽电容来处理GTX 460。

图：某款主板大量使用的聚合物电容。

从YY度来说，那种颗粒状的钽电容或者固态聚合物电容具有非常炫的外观和消费者中极高的人气，也确实以优异的电气性能和超长的寿命著称，但实际评估后，评估过要使用那种电容要增加超过50块人民币的成本，这50块钱的成本并不能带来更好的性能表现。

此时另外一张经典产品进入了大家的视野。这就是索泰的至尊版GTX260+，这款精品显卡最吸引人的就是那几颗硕大的去耦电容。去耦电容在纹波电压降低方面极为优秀的表现让所有的设计人员心动。纹波电压高，证明电压波动比较大，不利于高频稳定运行。

图：大容量的去耦电容有着极为令人满意的性能，同时也有着惊人的售价。

采购人员找到了这款电容的实际报价，的确很吓人的价格——2.5美元一颗，合17块人民币！在微利时代，买一张显卡也就赚30元钱，一颗电容就17元的确已经很贵了。但实际测试表明，这17元花的相当值。安放两颗去耦电容后，核心纹波电压从比较高的308mV大跌至200mV以内，完全可以满足超频、高频运行的需要。

图：没有使用去耦电容，核心纹波电压达到308mV

图：使用去耦电容，核心纹波电压只有不到200mV，相比之前降低了50%还多。

这次的选择，实际上是“全板聚合物电容”和“全固态电容+nichicon Proadlizer去耦电容”的博弈。显而易见，后者优势更为明显，无论是输出给GPU核心的电流还是对超频的帮助，后一种组合效果都明显更强。
除了电容的选择外，在MOS管的选择上，研发人员全部启用了SO-8封装的MOSFET。目前的SO-8 MOSFET的内阻更好，电流通过能力更强悍。上桥一颗、下桥两颗在测试中即可满足超频是的需求。每相电流最大通过能力达到了设计要求的40A。

吸血大魔王

八、最终样板和接近试产
    ——这绝对是最有诚意的一款产品！

在解决了一些小bug后，第三张PCB打样成功。这次的打样修复了很多设计中的小BUG。更令人惊喜的是，这次的显存焊上了0.4ns的颗粒，这样在超频测试中，测试人员就不会担心显存无法上到高频的问题了。

第三张PCB的出货，意味着这款显卡的研发基本接近完成。包括6相供电、去耦电容、侧吹散热器、SO-8 MOSFET、背板等诸多优秀的设计可以容纳于一身。这款显卡在实际的测试中，跑出了风冷950/4600MHz的好成绩，3DMark Vantage成功突破2W分。要知道，这还是目前版本的BIOS，新产品上市之前还需要经过进一步的调校。新的BIOS会给产品的稳定性和性能带来更优秀的表现。

从在GeForce GTX 460的公版BIOS中了解到，BIOS可调电压上限为1.087V，而且目前想要稳定达到900MHz以上的频率无一例外的都会选择该电压。所以在GTX460游戏高手的极限风冷条件下超频测试我们同样选了1.087V，跑出950MHz/4600MHz的好成绩。能够获得这样的成绩和6+1相强力供电的功劳是密不可分的，在这样的整体设计下GTX460游戏高手完全可以达到在默电下相比同类产品高出20MHz-30MHz的超频能力，而在满压条件下超频能力更强。
从产品最早得到消息到研发基本完成，时间历时5个月之久。虽然没有怀孕的十月那么痛苦，但得到产品基本OK准备试生产的消息后，所有的人还都松了一口气。由于前面的不断改进，试产后的产品成功几率很高，再经历过一段时间后，这款显卡就可以顺利上市了。公司主管W红着眼对着产品经理Q说：这绝对是最有诚意的一款产品！
九、后记
    ——会学习，懂学习，知道差距，这就是成长的动力。

说实话，盈通并不是那种家大业大的厂商。这个品牌一开始只能卖别人的产品，甚至卖显卡就像卖散热器。但这个品牌有一种学习的劲头，它向业内大哥、自己的竞争对手都在学习。从一开始的贸易型企业，到逐步建立研发机构，逐渐从青稚慢慢成长，逐渐开始做高端系列，用更好的用料，完全自己定制的PCB，更合理的散热器。

盈通GTX460游戏高手 6热管散热器靓照

所谓学习也是一种能力。会学习，懂学习，知道差距，这就是成长的动力。在盈通GTX460游戏高手上，我们看到了这样的精神。最终我们相信这是一款适合消费者的、有诚意的显卡，一款能够在价格和性能中取得平衡的产品，一款不会浪费做到恰好的产品。这款显卡外观也许不是最漂亮的、会呼吸的，也许它没有联排上8颗、10颗电感，但是它很给力！可以把GeForce GTX 460的超频能力发挥到极限！
最后，引用盈通一段自己的话：“也许我们的牌子不那么响亮，但是游戏高手GTX460绝对是最有诚意的一款产品。”