多少相供電夠用?CPU超頻來檢驗

2020-11-21 驅動之家

多少相供電夠用?CPU超頻來檢驗

2012-07-04 09:50:08  

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免費提昇平臺性能:超頻

在高端主板市場,超頻一直是經典的話題,隨著主板BIOS的完善,CPU超頻變得越來越簡單,用戶可以根據自己的需求,抑或是極限超頻玩家為追求更高的頻率,將CPU的性能一步步挖掘出來,於是超頻這個重點又開始向另一邊傾斜——主板。

主板的設計和用料直接影響CPU的超頻性能,不過在面對超頻性能和主板成本,成本優先使得大部分用戶不會用到頂級的主板來配合CPU超頻,實際的超頻重任更多的落在千元級左右的市場。

單就主板而言,影響CPU超頻性能的因素非常多,如供電規格和設計、晶片組、MosFET散熱、BIOS設計等,另外CPU散熱器也會對超頻起到至關重要的作用。而本文就從這些比較直觀的現象來探討主板成本(供電相數)對CPU超頻性能的影響,幫助大家選擇合適的主板來超頻。

主板供電原理解析

主板CPU供電部分一般是由多相併聯控制電路組成,每一相供電是由輸入、輸出、控制三部分組成。輸入部分元器件包括一個電感線圈、一個電容;輸出部分有一個電感線圈、一個電容;控制部分則由一個PWM控制晶片、兩個場效應管組成。


典型的4+1相主板供電迴路

在CPU正常運行時,由ATX電源提供的+12V電源先通過由一個電感線圈和電容組成的L1振蕩電路進行濾波處理,然後經過PMW控制晶片與兩個電晶體導通後達到需要的輸出電壓。


單相供電迴路

這個時候得到的輸出電壓由於紋濾較高需要濾波,於是經過L2和C2組成的濾波電路後,就可以達到CPU所需要的Vcore,這個電壓也就是CPU真實的電壓,可以通過CPU檢測工具(CPU-Z、AIDA64)或者在主板BIOS裡面查看到。

多相供電就是將多個單相電路並聯而成的,提供更大的電流以滿足CPU的供電需求。而發展到現在由於CPU的高度整合,需要數組不同的電流以滿足計算核心、控制器、顯示核心等的需求,這個時候就需要使用多路PWM控制器或者多顆PWM控制器。 

主板供電相數狂飆為哪般?

一般來說主板的供電和散熱與成本是直接掛鈎的,當然不同的主板會有不同的設計風格,但都大同小異。而供電相數成為一個非常直觀的供電規格體現方式,但這並不能絕對代表CPU超頻等多方面性能差異。


Ivy Bridge最大TDP只有77W

而隨著工藝的進步,處理器的每瓦性能比得到了極大的提升,整體來看處理器的功耗也得到了下降,最新的Ivy Bridge處理器TDP只有77W,而移動版本會更低,一些產品甚至只有17W。


早期的三相供電主板已經不見了蹤影

而在主板市場,超頻系列主板的供電相數並沒有隨著處理器工藝改進而降低規格,早期的主板兩、三相供電設計現在也幾乎不存在了,儘管供電元件電氣性能、可靠性都得到了極大的提升。

而本文枚舉多款市售LGA1155主板,產品覆蓋高中低端產品線,最低的CPU核心供電只有3相,而最高的達到了24相,直觀的反應出供電相數對於CPU超頻性能影響。

12+2+1相供電:技嘉G1.Sniper 3

技嘉G1.Sniper 3主板專為極限發燒遊戲而打造的,超頻性能也非常出色,主板基於IR3567 PWM晶片,支持2組供電調節,最高支持6+2相供電設計。

G1.Sniper 3主板則提供了高達15相供電設計,其中CPU為12相為一路,另外三相為一路,上面我們已經介紹了IR3567 PWM僅支持6+2相供電設計,那主板是怎麼支持這15相供電的呢?

原來在PWM晶片和MOSFET部分主板還為配備了7顆IR3598驅動IC(正面4顆,背面3顆),可以管理14相供電,另外1相單獨並聯,那麼其中的6顆驅動IC管理的12相供電就為CPU核心服務,1顆驅動IC管理的2相為顯示核心供電,最後單獨的1相為IO供電。


主板穩定在4.7GHz

用料方面,主板全部採用了鐵素體電感、一上一下SOP-8 MOSFET和日本化工固態電容。

3+2相供電:技嘉GA-Z77M-D3H

技嘉GA-Z77M-D3H是一款中規中矩的Z77晶片組主板,產品基於Intersil ISL98953 PWM晶片提供2組供電調節,最高支持3+2相供電設計。

Intersil ISL98953 PWM晶片最大支持1.52V電壓輸出,最大電流為90A,支持VR12供電規範。

而GA-Z77M-D3H主板則完全基於這一規格來設計,採用了3相CPU核心供電,另外2相為顯示核心供電。


主板穩定在4.5GHz

用料方面,GA-Z77M-D3H採用了鐵素體電感,並配備一上二下SOP-8封裝MOSFET,以及日本化工固態電容。

24相供電:技嘉GA-Z68X-UD7

技嘉GA-Z68X-UD7主板定位旗艦產品,主板基於Intersil IR6366 PWM和Intersil ISL6322G PWM晶片,Intersil IR6366支持兩組電壓調節,其中一路支持雙6相供電調節,另一路支持單相調節。

Intersil IR6366支持雙6相供電調節,配合驅動IC可以實現最高24相CPU核心供電,最大輸出電流高達200A,最大電壓為1.52V。而Intersil ISL6322G PWM最高支持四相供電,最大電流為50A。

GA-Z68X-UD7主板就是使用了24相核心供電設計,最高可以支持304W的功率輸出,可以為極限超頻玩家提供充足的電力供應。


主板穩定在4.9GHz

用料方面核心供電部分全部使用了DrMOS供電,配合鐵素體電感和日本化工固態電容。

4+2+1相供電:技嘉GA-Z68XP-UD3

技嘉GA-Z68XP-UD3基於Intersil ISL6322G PWM+Intersil ISL6364 PWM晶片的組合,其中Intersil ISL6322G PWM支持VR11供電規範,負責顯示核心供電,而Intersil ISL6364 PWM支持最新的VR12供電規範,負責CPU核心供電。

Intersil ISL6322G PWM晶片提供1組供電調節,整合了驅動IC,最高支持四相供電,最大電壓為1.99375V,最大電流為50A。Intersil ISL6364 PWM晶片提供2組供電調節,最大支持4+1相供電組合,最大輸出電流為1.52V,最大電流為130A。

技嘉GA-Z68XP-UD3主板則採用了2(ISL6322G)+4(ISL6364)+1(ISL6364)相供電設計,其中核心供電為4相。


穩定在4.5GHz

用料方面核心4相供電和1相IO供電採用了整合式DrMOS供電設計,而2相顯示核心供電則採用了SOP-8 MOSFET設計。

8+2相供電:技嘉GA-P67A-UD3R

技嘉GA-P67A-UD3R採用了和GA-Z68XP-UD3相同的晶片解決方案,都是基於Intersil ISL6322G PWM+Intersil ISL6364 PWM晶片。

所不同的是GA-P67A-UD3R採用了10相供電設計,由於P67並不支持顯示輸出,所以無需配備顯示核心供電模塊,這樣Intersil ISL6364 PWM負責CPU核心的供電,而Intersil ISL6322G PWM負責IO部分供電。

同技嘉G1.Snipper 3一樣,GA-P67A-UD3R也使用了驅動IC擴展供電相數,主板共使用了四顆驅動IC管理8相供電,另外兩相負責IO供電的則單獨並聯。也就是主板為8+2相供電設計。


主板穩定在4.6GHz

用料方面核心8相供電採用了整合式DrMOS供電設計,而1相IO供電則採用了SOP-8 MOSFET設計。

12+4相供電:華碩P8Z77-V RPO

華碩P8Z77-V RPO主板採用的供電PWM晶片為EPU,實際型號被打磨掉,我們無從得知產品供電規格支持。

從主板上來看主板採用了共16相供電設計,而華碩官方給出的說明為12+4,其中12相為CPU核心供電,我們知道目前沒有一顆PWM晶片可以直接支持12相供電,所以華碩也採用了驅動IC級聯的方式,主板配備了8顆驅動IC來管理16相供電。


主板穩定在4.8GHz

用料方面也就是華碩官方宣傳的超級合金供電,包括合金低阻抗電感、一上一下SOP-8 MOSFET和富士通固態電容。

8+4相供電:華碩TUF Z77

華碩TUF Z77主板採用的PWM晶片同樣是EPU,我們依然無法窺測具體的供電支持規格。

從主板上來看主板採用了共12相供電設計,華碩官方給出的說明為8+4,其中8相為CPU核心供電,另外華碩也採用了6顆驅動IC級聯的方式管理12相供電。


主板穩定在4.7GHz

用料方面華碩7系列主板基本都採用了相似的數字供電引擎,配合超級合金供電系統,包括合金低阻抗電感、一上一下SOP-8 MOSFET和富士通固態電容。

8+2+2相供電:華擎Z77 Extreme6

華擎Z77 Extreme6主板基於Intersil ISL6364 PWM晶片,支持2路Intersil ISL6364 PWM晶片提供2組供電調節,最大支持6+1相供電組合,最大輸出電流為1.52V,最大電流為130A。

而主板上我們可以看到為12相設計,自然的也要用到驅動IC管理,每2相使用1顆驅動IC,其中4顆驅動IC用於一路,而在這一路還並聯了兩項獨立的兩相供電,另外一顆用於一路。

而主板的供電就是這樣:4×2+2+1×2的組合,其中8相(4×2)為CPU核心供電,2相負責IO供電,最後的2相(1×2)負責顯示核心供電。


主板穩定在4.7GHz

用料方面,供電採用了低阻抗電感、一上一下SOP-8 MOSFET和黃金電容。

測試平臺和測試方法介紹

了解了以上7款主板的詳細供電規格後,下面就開始逐一進行超頻測試,讀者會發現這些主板全部基於Intel LGA1155接口設計,而為了保證測試CPU的兼容性,測試使用的CPU並沒有使用最新的Core i7 3770K旗艦,而是Core i7-2700K。

由於此次超頻測試主要全面面向用戶實際應用,CPU超頻後採用LinX工具對CPU進行滿負載測試以確保穩定,所以這些超頻成績可能和之前一些測試的超頻頻率要低一些。


測試平臺

CPU散熱器使用了酷冷X6 Elite,產品配備了6根6mm熱管和12cm大尺寸風扇,以保證出色的散熱效果,這也更加符合超頻用戶的配置。


酷冷X6 Elite散熱器

除了簡單的頻率測試,我們再次引入了超頻後的功耗,因為超頻會導致功耗的不斷攀升,這些是超頻用戶不得不考慮的問題。

超頻性能全面比拼

超頻測試中,所有主板關閉CPU的節能技術,並只調節處理器的倍頻和電壓,保持100MHz外頻不變。所取的成績全部經過了LinX的極限負載測試,雖然不及CPU默認頻率時穩定,但是已經非常可靠了,在實際應用中出現藍屏的可能性很小。


超頻可以為CPU帶來近乎直線的性能提升

所有測試的主板基本都具備4.8GHz啟動系統的能力,除了一款技嘉GA-Z77M-D3H(主板無法調節核心電壓),不過要使其穩定,僅有兩款產品能夠通過LinX測試。由於時間的限制,所有測試並沒有跑完20輪的測試,因為在實際測試中我們發現不穩定藍屏現象基本發生在第一個循環中。

從上面的圖表我們可以看到,成績最差的GA-Z68XP-UD3和GA-Z77M-D3H最終穩定在4.5GHz,其中GA-Z68XP-UD3稍微出色一些,在4.6GHz時已經可以通過大部分嚴格的測試,包括CinBenchmark 11.5、wPrime,不過在LinX極限負載測試下還是敗下陣來,而GA-Z77M-D3H不能在4.6GHz下通過多核測試,主要由於電流達不到要求,不過另外一個原因是CPU的電壓無法調節。

接下來的主板基本都具備不錯的供電規格,產品的價格基本已經達到了1000元或更多,這些主板大部分可以穩定運行在4.7GHz,僅有一款GA-P67A-UD3R稍弱,不過在4.7GHz下可以通過CinBenchmark 11.5、wPrime等的測試。

在往上就是GA-Z68X-UD7和P8Z77-V PRO,其中GA-Z68X-UD7在經過一番調試後可以穩定在4.9GHz,不過此時的負載電壓高達1.52V,而P8Z77-V PRO表現也不錯,可以在1.37V穩定運行在4.8GHz,值得注意的是這兩款產品都具備5GHz通過大部分的負載測試,甚至包括CinBenchmark 11.5,不過面對LinX的高壓依然敗下陣來。

超頻功耗對比測試

理論上CPU的功耗基本和頻率成正比,不過由於不同主板供電設計不盡相同,導致即使在同一頻率下會出現不同的電壓才能穩定,另外即在相同的電壓下,功耗也有一定的差別。

功耗測試中,使用電流鉗表測試通過CPU +12V的電流值以及實時電壓值得出功耗(此時CPU運行LinX),另外為了更加真實的反應用戶的使用習慣,除了技嘉GA-Z68X-UD7主板,其餘所有產品均加壓不超過1.4V,畢竟長時間使用過高的電壓會對CPU的體質造成傷害。

測試中不出意外的,技嘉GA-Z68X-UD7主板使用Core i7-2700K超頻4.9GHz功耗高達195W,這基本是目前一套終端平臺的遊戲滿載功耗了,從一個側面也反映出超頻是要付出不小的電力損失,特別是近期執行階梯電價後尤其要注意。

通過我們也注意到供電最簡單的GA-Z77M-D3H主板將Core i7-2700K超頻至4.5GHz極限負載功耗只有123W,低了將近60%,相對來說非常節能。

總結:主板供電相數夠用就好

通過上面8款主板的測試,相信消費者已經對想要購買什麼樣的超頻主板有了自己的想法了,而最終的選擇除了與主板的超頻能力掛鈎,還受到了產品價格等因素的影響。

對於極限超頻玩家來說,供電規格最強的主板無疑是其無二的選擇,而事實上大部分用戶並不會選擇極致供電規格的主板,另外消費者還會受到主板擴展性能、接口等因素的影響,而千元左右的LGA1155主板基本是目前超頻用戶選擇最多的產品,產品已經具備和極限高規格主板一拼的實力了。

上面的圖表很直觀的給出了8款主板的CPU核心供電相數,最少與最多的主板相差達八倍,主流1000元左右的主板主要集中在8相供電,這些產品基本具備超頻穩定在4.7GHz的能力。

而對於預算比較有限的用戶來說,千元以下的主板也具備基本的超頻能力,穩定4.5GHz問題不大,這些主板搭配Core i5系列不鎖倍頻處理器性價比顯得非常出色。

(文/泡泡網)

閱讀更多:主板

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