如何判斷工控主板的優(yōu)劣

　　觸翔科技-工控主板廠家

　　眾所周知，無論是商用計(jì)算機(jī)還是工業(yè)計(jì)算機(jī)，其核心就是主板，而工業(yè)用的主板由于其應(yīng)用范圍更廣泛，使用環(huán)境更惡劣，因此，用戶對(duì)其功能、兼容性、可靠性要求更高。如何判斷一片主板的優(yōu)劣，我們和大家分享一些在工業(yè)主板:http://www.sztouchfly.com.cn/制造廠工作多年的經(jīng)驗(yàn)。

　　首先，我們從工業(yè)主板的研發(fā)開始談起。一款新工業(yè)主板的研發(fā)一般都會(huì)經(jīng)歷原理設(shè)計(jì)，電路布線（EDA，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化），編寫B(tài)IOS（基礎(chǔ)輸入輸出系統(tǒng)）和驅(qū)動(dòng)程序等軟件，制作樣板，設(shè)計(jì)認(rèn)證，小批量試產(chǎn)等過程。一款工業(yè)主板的優(yōu)劣，研發(fā)水平起了決定性的作用，尤其是原理設(shè)計(jì)、電路布線、編寫B(tài)IOS的技術(shù)水平是關(guān)鍵，所謂羅馬不是一天建成的，一款技術(shù)成熟的主板，都是由少則三五年，多則十余年經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的。資深原理設(shè)計(jì)工程師，在設(shè)計(jì)方案的選擇、電路的設(shè)計(jì)、關(guān)鍵元器件參數(shù)和廠商的選擇等方面都能體現(xiàn)其功力。一些廠商為追求成本，會(huì)從設(shè)計(jì)方面下手，如將CPU的三相供電電路改為二相，得到成本的降低，卻埋下了燒MOS管甚于燒CPU的隱患。又如，選擇一些價(jià)格較便宜的元件，以電容為例，以日本生產(chǎn)的最貴，但其耐壓和耐熱性也較好，由于CPU供電電路對(duì)電容耐壓和耐熱要求很高，大廠一般都會(huì)選擇品質(zhì)較好的電容，如日本NICHICON或RUBYCON的電容，如果選擇品質(zhì)較差的電容很可能在溫度較高的工作環(huán)境連續(xù)長時(shí)間工作后導(dǎo)致迅速老化，嚴(yán)重情況下電容可能會(huì)被燒毀。又如，無論是在國際上或在國內(nèi)，都對(duì)電磁兼容性有很強(qiáng)的要求，國標(biāo)GB9254對(duì)電磁幅射有明確的規(guī)定，分為A級(jí)（工業(yè)）和B級(jí)（民用）兩級(jí)，尤其以民用標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，因?yàn)闀?huì)直接影響到使用者及周邊人群的健康。我們做過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，將一盆仙人球盆景放在一個(gè)幅射較強(qiáng)的CRT顯示屏旁兩至三個(gè)月，在沙漠里生長，有頑強(qiáng)生命力的仙人球居然枯萎了。如何知道你購買的產(chǎn)品是否達(dá)到了國際或國家標(biāo)準(zhǔn)呢？你可以請(qǐng)廠商出具國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)證書，或歐洲的CE認(rèn)證，或美國的FCC認(rèn)證。許多大廠為了保證電磁幅射符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)投資建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，先自行測試再送權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，光建設(shè)一個(gè)測量電磁輻射的半波暗室就需要投入近千萬元的設(shè)備。主板的設(shè)計(jì)、布線和元器件都會(huì)對(duì)電磁幅射構(gòu)成直接的影響，如一個(gè)資深的EDA工程師不僅要非常了解高頻和低頻走線的布局，以免造成串?dāng)_，同時(shí)還要考慮走線直角可能造成的電磁幅射，一個(gè)硬件工程師如果在選擇某些元器件，如磁珠元件等時(shí)考慮降低成本或經(jīng)驗(yàn)不夠，也會(huì)造成電磁幅射。

　　工業(yè)主板的性能、兼容性和可靠性是如何測試的呢？這些工作一般由研發(fā)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)認(rèn)證部門完成。比較而言，性能測試較容易一些，用CPU、內(nèi)存條、硬盤、電源等簡單設(shè)備搭起測試臺(tái)就可以測試了，關(guān)鍵是針對(duì)各項(xiàng)性能逐項(xiàng)進(jìn)行認(rèn)真測試。而兼容性測試則復(fù)雜許多了，要測試主板與市面上流行的主流操作系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用軟件和裝置都兼容，確實(shí)是需要投入許多資金、人力和時(shí)間的一項(xiàng)工作。以聯(lián)想的產(chǎn)品為例，要完成這一項(xiàng)工作，要進(jìn)行三百余項(xiàng)的測試，這確實(shí)對(duì)公司的實(shí)力是一個(gè)考驗(yàn)。測試性能和兼容性的另一項(xiàng)工作是信號(hào)分析，通過儀器，分析每個(gè)電路模塊的輸出信號(hào)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，這需要廠家有多年的信號(hào)分析技術(shù)積累，這一步是主板設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，但是，信號(hào)分析需要購置的儀器，如超過1G頻率的示波器等，每一臺(tái)都要數(shù)十萬美元，而且，有較強(qiáng)的信號(hào)分析能力的工程師也大都在業(yè)界一些大公司工作。對(duì)工業(yè)用戶而言，最關(guān)心的莫過于主板的可靠性了?？煽啃詼y試包括高溫測試，低溫測試，濕度測試，振動(dòng)測試，跌落測試，防靜電測試和雷擊測試等。

　　工業(yè)主板設(shè)計(jì)另一個(gè)重點(diǎn)是BIOS的編寫，許多工業(yè)主板的兼容性問題都與BIOS相關(guān)，有些BIOS高手甚至可以通過修改BIOS來彌補(bǔ)產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)的不足，當(dāng)主板出現(xiàn)兼容性問題時(shí)，修改BIOS比修改硬件設(shè)計(jì)容易得多。利用BIOS還可以作出許多創(chuàng)新，例如，早期的主板需要由用戶根據(jù)CPU的頻率來手工設(shè)定跳線，給用戶增加了不少難度。在1995年，聯(lián)想在業(yè)界率先推出了SpeedEasy技術(shù)，并在美國申請(qǐng)了專利，從此結(jié)束了主板需要設(shè)定CPU跳線的歷史。如今，聯(lián)想的Easy技術(shù)已有12項(xiàng)之多，其中，最值得推崇的是RecoveryEasy技術(shù)，通稱“一鍵恢復(fù)”技術(shù)，通過簡單的設(shè)定，當(dāng)計(jì)算機(jī)因使用不當(dāng)或遇受病毒侵害時(shí)，用戶只要按一下恢復(fù)鍵即可系統(tǒng)恢復(fù)至出廠狀態(tài)，大大減少了廠家為修復(fù)用戶系統(tǒng)所花費(fèi)的人力和物力，對(duì)于工控機(jī)的用戶特別有用。

　　由此可見，一家公司的研發(fā)實(shí)力主要體現(xiàn)在研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力和研發(fā)資金的投入上，大廠的研發(fā)團(tuán)隊(duì)一般超過百人，每年的研發(fā)投入逾千萬。許多商家都會(huì)宣傳其研發(fā)實(shí)力如何雄厚，對(duì)用戶而言，最簡單的方法，看其公司的成立時(shí)間、研發(fā)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)和人數(shù)以及投入的研發(fā)資金就可略知一二了。一些規(guī)模較小的廠商會(huì)走一些捷徑，例如挖一些資深的工程師主刀，但是主板設(shè)計(jì)是一項(xiàng)協(xié)同性很強(qiáng)的工作，需要原理設(shè)計(jì)、EDA和BIOS團(tuán)隊(duì)的通力協(xié)作才能保證品質(zhì)。從一些大廠OEM/ODM幾款主板也是業(yè)界一些商家常有的事，但關(guān)鍵是看其是否有較強(qiáng)的品質(zhì)管理團(tuán)隊(duì)來對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造全過程加以控制，否則，設(shè)計(jì)、制造和銷售的脫節(jié)常常會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)管理及售后服務(wù)的脫節(jié)，給用戶造成不少煩惱。

　　決定工業(yè)主板品質(zhì)的第二個(gè)環(huán)節(jié)就是采購元器件了。所謂巧婦難為無米之炊，沒有優(yōu)質(zhì)的原材料作保證，再優(yōu)秀的制造廠也難生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的主板來。主板的元器件大概有幾類，其一是芯片，如芯片組（chipset）,目前主流廠商是INTEL和VIA，尤以INTEL的居多，芯片組的不同直接決定了主板的基本規(guī)格和電路設(shè)計(jì)的基本方案，如支持400MHz還是533MHz的CPU，支持DDR266還是DDR333，支持USB 1.1還是USB2.0等，芯片組的不斷推陳出新，推動(dòng)了主板技術(shù)的不斷向前發(fā)展。而時(shí)鐘芯片，目前廠家較常用的有SST或ICS品牌的，表現(xiàn)都不錯(cuò)。板載網(wǎng)絡(luò)接口目前已是相當(dāng)普遍了，網(wǎng)絡(luò)芯片以INTEL82559和INTEL82562居多，穩(wěn)定性也相當(dāng)不錯(cuò)，也有較多廠商使用Realtek 8100或8139的芯片，品質(zhì)也很好，價(jià)格較INTEL的便宜。其二是被動(dòng)元件，如電阻電容一類，這一類產(chǎn)品已相當(dāng)成熟，許多廠家都可以生產(chǎn)出品質(zhì)較好的產(chǎn)品，不過，如前述用于CPU供電電路的電容，由于要求較高，建議使用一些著名大廠的產(chǎn)品為好。其三是接插件，如CPU插座、內(nèi)存條插座、硬盤接口（IDE）、軟驅(qū)接口等眾多的連接器都關(guān)系到系統(tǒng)的質(zhì)量。這一類產(chǎn)品中，F(xiàn)OXCONN、AMP作為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，他們的品質(zhì)值得信賴，當(dāng)然，價(jià)格也較貴。一些廠商從成本出發(fā)，選擇一些質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品也是增強(qiáng)產(chǎn)品價(jià)格競爭力的正常途徑。但是值得注意的是，連接器的關(guān)鍵品質(zhì)之一在于其導(dǎo)電性能，許多連接器的接觸彈片或接觸面都是鍍金的，一般廠商為了適合不同價(jià)格和使用需求的用戶，會(huì)提供不同的規(guī)格，如有3mil、15mil和30mil不同的鍍金厚度，一般情況下要使用15mil厚度以上的產(chǎn)品，但如為了節(jié)約成本而使用3mil厚度的產(chǎn)品（如內(nèi)存條），成本是降低了，但用戶在使用時(shí)很有可能造成概率性地開機(jī)無顯等現(xiàn)象。對(duì)于用戶而言，簡單地觀察一下主板所用的元器件可以對(duì)主板的品質(zhì)作出粗略的評(píng)價(jià)。俗語說一分錢一分貨不是沒有道理，使用優(yōu)質(zhì)元器件生產(chǎn)的主板，品質(zhì)自然多一層保證，但價(jià)格可能會(huì)貴一些。但是，如果生產(chǎn)規(guī)模較大，有采購優(yōu)勢，可能采購優(yōu)質(zhì)元器件的價(jià)格反而較低，比如說，聯(lián)想每年采購額逾百億元，而且與上述的上游廠商又有策略性的合作關(guān)系，其零部件的采購價(jià)自然有非常大的優(yōu)勢，這也是為什么聯(lián)想的產(chǎn)品通常采用著名大廠的元器件的原因，這不僅保證了主板品質(zhì)，同時(shí)又有價(jià)格競爭力。

　　制造工藝的優(yōu)劣是造就優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品第三個(gè)決定因素。一條主板生產(chǎn)線主要由SMT（表面貼裝技術(shù)）設(shè)備和插裝流水線組成。一般用戶可以從主板表面整潔、焊點(diǎn)飽滿等方面，對(duì)廠家的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理水平有良好的初步印象，可以說焊接技術(shù)的優(yōu)劣是主板制造工藝水平的最好的體現(xiàn)。SMT流水線主要包括鋼網(wǎng)印刷機(jī)、高速貼片機(jī)和多功能貼片機(jī)三類設(shè)備。鋼網(wǎng)印刷機(jī)通過自動(dòng)往返的機(jī)械刷，透過鋼網(wǎng)上的焊盤孔在印刷線路板（PCB）的焊盤上刷上一層錫，錫膏的厚度直接影響到貼片元件的質(zhì)量，有條件的廠家通過儀器檢測錫膏的厚度來進(jìn)行控制；貼片機(jī)的作用是將元件貼到指定的PCB焊盤上，高速貼片機(jī)主要是貼電阻電容類小元件的，多功能貼片機(jī)則用于貼芯片組等芯片的，阻容類元件一般是卷裝的，而IC類有卷裝的和盤裝的兩種，通過編程，貼片機(jī)的安裝頭到指定的料架上取料，然后再安裝在PCB的焊盤上。貼片之后是熱風(fēng)回流焊，一般通過四至五個(gè)爐區(qū)逐漸升溫將PCB焊盤上的錫膏熔化，PCB出爐后再逐漸冷卻，完成貼片元件的焊接過程。這一過程中，回流焊機(jī)各區(qū)的溫度控制很關(guān)鍵，升溫過快可能會(huì)因?yàn)闊崤蛎浺餚CB焊盤產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致虛焊；但升溫過慢又會(huì)導(dǎo)致錫膏熔化時(shí)間不夠，導(dǎo)致假焊。由于不同的主板表面元件的數(shù)量、布局和面積均不相同，各爐區(qū)的溫度要求也不同，品質(zhì)控制嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹S家會(huì)使用溫度跟蹤儀，針對(duì)不同的產(chǎn)品通過反復(fù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，得到回流焊機(jī)內(nèi)爐溫的變化曲線，據(jù)此來設(shè)定回流焊機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。接下來是插裝元件的焊接了，插裝元件使用波峰焊機(jī)進(jìn)行焊接，PCB進(jìn)入波峰焊機(jī)時(shí)，首先通過助焊區(qū)將助焊劑加到PCB上，再經(jīng)過錫爐的波峰完成焊接。一般，消費(fèi)者大體上可以通過焊點(diǎn)形狀來判斷廠家的焊接技術(shù)是否過硬。由于電路板上元件眾多，漏焊，錯(cuò)焊的現(xiàn)象不易檢測到，有資金實(shí)力的廠家一般通過ICT（在線測試）來檢測把關(guān)，一臺(tái)ICT的價(jià)格大約在20萬元左右，而每一款主板產(chǎn)品都需要專門對(duì)應(yīng)的測試針床，制作一個(gè)針床需要約3－5萬元，對(duì)廠商而言，又是一筆不小的投入。

　　產(chǎn)品最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是檢驗(yàn)了，每個(gè)產(chǎn)品應(yīng)該在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢驗(yàn)，包括功能檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn)，一些質(zhì)量管理嚴(yán)謹(jǐn)廠家的產(chǎn)品還必須在45度高溫的老化間內(nèi)運(yùn)行諸如3D MARK軟件數(shù)小時(shí)（俗稱拷機(jī)）；再通過振動(dòng)測試檢驗(yàn)其產(chǎn)品焊接和安裝的牢固性，確實(shí)沒有問題才能出廠。

　　至此，主板的制造過程基本介紹完了。下面談?wù)劰I(yè)主板的價(jià)格：

　　市面上，一般我國臺(tái)灣生產(chǎn)的產(chǎn)品由于品質(zhì)認(rèn)同度較高，其價(jià)格也較大陸廠商的貴。臺(tái)灣的電子工業(yè)較大陸發(fā)展早，在生產(chǎn)工藝和品質(zhì)管理方面確實(shí)有許多值得借鑒之處，但是，經(jīng)過近二十年的改革開放，祖國大陸的電子制造工藝在九十年代中期已相當(dāng)成熟，國內(nèi)的電子產(chǎn)品已普遍銷往歐美日等國，成為制造大國，包括業(yè)界許多著名的臺(tái)資企業(yè)都已在大陸設(shè)廠生產(chǎn)，大陸的品質(zhì)水平已與臺(tái)灣無異，而且價(jià)格更具競爭力。但值得注意的是，某些國內(nèi)商家，刻意宣稱自已的產(chǎn)品是從臺(tái)灣進(jìn)口的，無非是想標(biāo)榜其品質(zhì)，來賺取較高潤，其實(shí)，消費(fèi)者只要認(rèn)真觀察其主板上所用的元件是不是臺(tái)灣產(chǎn)的就可以知道了，如果大部份是大陸生產(chǎn)的元件，產(chǎn)地大概也可猜到七八分了。

　　另一種認(rèn)為優(yōu)質(zhì)品牌的產(chǎn)品一定價(jià)格高，其實(shí)，在規(guī)模化生產(chǎn)后，決定主板成本的主要因素是原材料成本和制造成本。如果廠家有采購規(guī)模優(yōu)勢和規(guī)模制造的優(yōu)勢，成本較低就是很自然的事了?？傊?，產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵不在產(chǎn)品定價(jià)的高低，而要看工控主板廠家是如何設(shè)計(jì)的，如何選料的，更要看其采購規(guī)模和制造規(guī)模。