工业级主板的研发水平对工业级主板的品质优劣起到了决定性的作用
首先,我们从工业级主板的研发开始谈起。一款新工业级主板的研发一般都会经历原理设计,电路布线(EDA,电子设计自动化),编写BIOS(基础输入输出系统)和驱动程序等软件,制作样板,设计认证,小批量试产等过程。
一款工业级主板的优劣,研发水平起了决定性的作用,尤其是原理设计、电路布线、编写BIOS的技术水平是关键,所谓罗马不是一天建成的,一款技术成熟的主板,都是由少则三五年,多则十余年经验丰富的研发团队设计的。资深原理设计工程师,在设计方案的选择、电路的设计、关键元器件参数和厂商的选择等方面都能体现其功力。
一些厂商为追求成本,会从设计方面下手,如将CPU的三相供电电路改为二相,得到成本的降低,却埋下了烧MOS管甚于烧CPU的隐患。又如,选择一些价格较便宜的元件,以电容为例,以日本生产的最贵,但其耐压和耐热性也较好,由于CPU供电电路对电容耐压和耐热要求很高,大厂一般都会选择品质较好的电容,如日本NICHICON或RUBYCON的电容,如果选择品质较差的电容很可能在温度较高的工作环境连续长时间工作后导致迅速老化,严重情况下电容可能会被烧毁。又如,无论是在国际上或在国内,都对电磁兼容性有很强的要求,国标GB9254对电磁幅射有明确的规定,分为A级(工业)和B级(民用)两级,尤其以民用标准更为严格,因为会直接影响到使用者及周边人群的健康。
许多大厂为了保证电磁幅射符合标准,会投资建设实验室,先自行测试再送权威机构认证,光建设一个测量电磁辐射的半波暗室就需要投入近千万元的设备。主板的设计、布线和元器件都会对电磁幅射构成直接的影响,如一个资深的EDA工程师不仅要非常了解高频和低频走线的布局,以免造成串扰,同时还要考虑走线直角可能造成的电磁幅射,一个硬件工程师如果在选择某些元器件,如磁珠元件等时考虑降低成本或经验不够,也会造成电磁幅射。
工业级主板的性能、兼容性和可靠性是如何测试的呢?这些工作一般由研发团队的设计认证部门完成。比较而言,性能测试较容易一些,用CPU、内存条、硬盘、电源等简单设备搭起测试台就可以测试了,关键是针对各项性能逐项进行认真测试。而兼容性测试则复杂许多了,要测试主板与市面上流行的主流操作系统、行业应用软件和装置都兼容,确实是需要投入许多资金、人力和时间的一项工作。测试性能和兼容性的另一项工作是信号分析,通过仪器,分析每个电路模块的输出信号是否符合标准,这需要厂家有多年的信号分析技术积累,这一步是主板设计成败的关键,但是,信号分析需要购置的仪器,如超过1G频率的示波器等,每一台都要数十万美元,而且,有较强的信号分析能力的工程师也大都在业界一些大公司工作。对工业用户而言,最关心的莫过于主板的可靠性了。可靠性测试包括高温测试,低温测试,湿度测试,振动测试,跌落测试,防静电测试和雷击测试等。
工业级主板设计另一个重点是BIOS的编写,许多工业级主板的兼容性问题都与BIOS相关,有些BIOS高手甚至可以通过修改BIOS来弥补产品硬件设计的不足,当主板出现兼容性问题时,修改BIOS比修改硬件设计容易得多。利用BIOS还可以作出许多创新,例如,早期的主板需要由用户根据CPU的频率来手工设定跳线,给用户增加了不少难度。
由此可见,一家公司的研发实力主要体现在研发团队的实力和研发资金的投入上,大厂的研发团队一般超过百人,每年的研发投入逾千万。许多商家都会宣传其研发实力如何雄厚,对用户而言,最简单的方法,看其公司的成立时间、研发团队的经验和人数以及投入的研发资金就可略知一二了。一些规模较小的厂商会走一些捷径,例如挖一些资深的工程师主刀,但是主板设计是一项协同性很强的工作,需要原理设计、EDA和BIOS团队的通力协作才能保证品质。从一些大厂OEM/ODM几款主板也是业界一些商家常有的事,但关键是看其是否有较强的品质管理团队来对产品设计和制造全过程加以控制,否则,设计、制造和销售的脱节常常会导致品质管理及售后服务的脱节,给用户造成不少烦恼。
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