杨先生对市场趋势的把握非常准确，这两年ECS在中国的发展取得长足的进步；杨先生平时也酷爱钻研技术，对主板的生产工艺以及技术发展趋势有着独到的观点。得知我们在准备这篇《主板数字供电技术》的文章时，杨先生欣然接受了我们的采访，并给我们分析了业内当前技术发展的概况，以及未来的趋势。
模拟or数字，殊途与同归
Q1：现在主板的数字供电技术异军突起，也引起了大家的广泛关注。我们知道与数字技术对应的是模拟技术，那么在此之前，很长的一段时间中我们一直在使用模拟供电，请问使用传统的模拟供电有哪些不足之处，或者说都有哪些缺点呢？
杨：首先要说一下，很多人喜欢将传统的供电方式称为“模拟控制电路”，而新的集成化的供电方式称作“数字供电电路”，这种称呼并不是非常科学，我们把后者叫做“集成化数控供电模块”更合适一些；不过大家都这么认为，似乎这个称呼也很难改变了，我们也“入乡随俗”把它们叫做“模拟控制电路”和“数字供电电路”吧。
传统的模拟控制电路实际上包含了6个部分，按照输入输出的顺序依次是：输入端扼流线圈(储能电感)、输入端(储能)电容、PWM控制器、MOSFET管、输出端扼流线圈、输出端电容。
在主板的设计中，这些部件都要占用一定的空间，而且这些零件会随着使用时间、温度以及其它环境条件的变化出现“漂移现象”—就是实际的输出值通常会偏离理想的设计时的输出值，这些变动会对系统的稳定性乃至响应能力造成负面的影响。可以说模拟控制的响应特性是由离散零件值所决定的，我们在设计和制造主板时就没有办法为所有的电源值或者负载点提供最佳化的控制。
图1 上边为1相供电的原理图，各个零件各司其职共同组成一个完整的供电线路；下边是主板上供电电路的实物图，在1相供电的基础上，我们可以“扩展”出多相供电，随着相数的增加，每一相供电回路的负载就会被平摊
这些问题看似比较简单，但是在工程技术上很难实现精确地控制，这也是为什么业内现在普遍看好数字供电的原因所在。
Q2：很多用户听到“数字供电技术”都会感觉非常高深，非常神秘，能跟我们介绍一下什么是数字供电技术？它有哪些特点呢？
图2 显卡上的供电模块设计，数字控制芯片，陶瓷贴片电容这些早已司空见惯
杨：大家对“数字供电”感到好奇，是因为平时在主板上很少看到这种设计；而在工程技术人员看来，数字供电技术并没有什么“神秘”的地方。在我们看来，数字供电电路实际上就是将以往模拟供电的主回路控制和系统管理功能整合到单一的封装中，以达到节省成本和空间的目的。
在工业上，这类技术的应用已经非常普遍，所以我们说它没有什么“神秘感”可言。具体到计算机领域，数字供电的设计很早就出现在显卡上面；在服务器主板上也是屡见不鲜的东西，不过将这项技术移植到民用主板上，却是最近一段时间的事情。这种变化也引起了大家普遍的兴趣。
引入数字供电技术都有哪些变化呢？
Q3：现在市场上出现了很多“使用数字供电技术”的主板产品，它们在供电部分的设计上各不相同，有些更换了陶瓷贴片电容，而有些则是使用一体式封装的MOSFET和电感。感觉现在大家对数字供电的概念还比较模糊，那能不能跟我们介绍一下数字供电技术在元器件上都有哪些改动呢？
杨：市场上的情况确实比较混乱，而且各生产厂商对数字供电主板的定义也比较模糊，可能大家的标准都不太“统一”。
图3 将传统主板上常用的(液态/固态)铝制电解电容换成了陶瓷式贴片电容
从原理上来说，数字控制和模拟控制一样，都是采用闭合回路回馈控制来稳定电源供应的输出电压，只不过数字控制会先用模拟-数字转换器(A/D)把模拟参数(输入和输出的电压、电流等参数)转化为数字信号，然后完全在数字域里对这些参数进行必要的处理。例如我们可以通过实时处理数字信号来改变响应特性，让电源供应在各种电压和负载点下都能找到最理想的组合。
所以，整个数字供电技术的核心，并不是使用了什么MOSFET、什么电容，而是一颗数字控制芯片(图4)。它的作用就是将以前由PWM控制器控制的脉宽调制信号“修整”得更加精确。
Q4：现在主板在生产过程中要遵循Intel、AMD这些上游处理器厂商的规范和技术要求。那么从传统的模拟供电模块转到数字供电模块时，在供电性能指标上有没有出现什么变化呢？比方说具体的参数细节。
杨：刚才我们已经介绍过，数字供电并没有什么神秘的地方；充其量，就是让输出信号“看”起来更加纯净、更加规范。所以从这个角度上说，在主板的设计和生产过程中，我们并没有感到主板有什么“不一样”的、或者说很特别的地方。
实际上，Intel和AMD这些CPU厂商对供电的电压、电流、TDP等都有非常完善的参数指标和白皮书(Dynamic VID & TOB Voltage Tolerant Band)，主板在设计时要遵循的标准也非常明确。这些标准有一定的传承性，也就是说除非处理器的架构发生重大变化，否则在标准诞生之后很长的一段时间内，都一直适用。如果你非要问有什么细节的变化，可能就是使用数字供电电路的元器件(Digitized PWM IC & MOSFET)更容易达到要求吧。这点对我们来说是一件好事情，可以帮助我们降低设计时的难度。
Q5：在以前使用模拟供电方式时，我们会看到3相供电设计或者4相供电设计的说法。在转换到数字供电方式之后，是否依然会有“3相”或者“4相”的说法呢？
杨：这是肯定的。以前引入“多相设计”，是为了平衡负载，不能让某一个供电回路出现负载过高的情况，这对于系统的稳定性和电气安全性都非常重要。业内比较统一的观点是每一相的供电电流最好不要超过25A，但是现在处理器所需要的电流都很大，甚至需要100A以上的最大电流供应，所以3相设计是必须的，在某些高端型号的主板上则需要更多的相数。
图5 在主板设计时，MOSFET管的电流承受能力是一个非常重要的参数。正常来说，一相供电中，电流的大小不应该超过25A，而且很多主板都使用“1 2结构”(1颗MOSFET位于高压端，而另一侧的低压端则是两颗小功率的MOSFET并联分流，通常低压端的电流要更大一些)
图6 DFI LANParty UT CFX3200-M2R上面的集成化供电模块(左)和青云PX975X上的数字供电模块(右)
图7 CPL系列芯片家族。这是一种将MOSFET和电感线圈一体式封装的结构，常用的有2相～6相五种规格，随着相数的增加芯片的长度也会相应的增加
在数字供电电路中，数字式PWM IC依然有过电压保护和过电流保护功能，用来限制每一路的电流大小和工作电压。
DFI的LANParty UT CFX3200-M2R首次在民用台式机主板上引入了集成化供电模块的设计，很多用户一眼看去只有一颗大的芯片(图6)，所以就误认为是“单相供电”的设计。其实不然，在这块主板上使用的是一颗CPL-5-50的电源控制芯片，这颗芯片是由一家叫做Cooper Electronic Technologies的公司生产的。按照他们的命名规范，中间的“5”就代表了五相供电设计(图7)。
数字供电技术的优势
Q6：在了解了数字供电技术的众多细节之后，我们还有一个问题想请教一下，那就是数字化供电技术会给主板带来哪些变化呢？或者说性能上都会有哪些好的改进？
杨：好处当然有很多。比方说在设计主板的VRD (Voltage Regulator Down)模块时，数字供电模块的效率会更高(意味着发热量降低)，体积更小的同时可以提供更大的供电密度。
在“寸土寸金”的主板上，使用一体化的MOSFET和扼流线圈，以及陶瓷式贴片电容不但可以节约供电模块所占用的面积，而且可以简化供电模块的走线设计，这样对于减少信号串扰以及EMI电磁干扰都有莫大的帮助，对于主板的稳定性来说也大有裨益。
最后，更精确的供电控制能力是传统模拟供电回路所不能比拟的。所以现在各家主板厂商都在进行这方面的技术研发，而数字供电也是以后发展的一种趋势。
Q7：虽然有很多好处，但是具体到消费端，使用数字供电模块会不会显著增加当前主板的生产成本呢？
杨：就目前来看，使用新技术之后生产成本上有所增加，所以目前这种新技术也只是应用在一些旗舰级的产品上面。对于这部分用户来说，系统功能和稳定性的显著提升，他们还是很乐意接受这种变化的。
现在成本上的问题主要是由初期研发成本分摊以及普及度较低造成的，等到数字供电技术普及之后，元器件的采购成本就会大幅下降。到那时，用户会发现数字供电技术实际上要比使用传统的模拟供电设计更加经济。
Q8：数字化供电技术会不会是以后发展的一种趋势？ECS什么时候会推出这方面的产品呢？
杨：数字化供电技术已明确今后的发展趋势，ECS其实很早就有类似的技术应用在产品上。例如945P-A这块主板，我们在处理器的供电设计上采用了PWM Controller技术，它能够自动并且实时将模拟电压信号转化为数字化的D-VID动态电压数值(Dynamic Voltage ID)，这样就可以根据处理器的实际工作频率和负载情况，动态的精确控制供电回路。
写在最后
相对于传统的模拟供电电路来说，数字供电技术拥有传统技术很多不可比拟的优点，诸如更加精确的供电控制，更好的信号稳定性，更高的转换效率等等。虽然目前我们只能在一些高端主板上看到它们的身影，而这些主板的价格令我们这些囊中羞涩的普通用户望而却步；但随着市场的成熟，数字供电技术的普及将会非常迅速。我们也完全有理由相信，2007年的主板市场上，数字供电技术将是一个非常耀眼的亮点。
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