NVIDIA 承認晶片背面的電容問題造成了GeForce RTX 3080/90崩潰

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隨著NVIDIA GeForce RTX 30系列顯卡的發售，部分玩家已經拿到了這些強大的顯卡。但是越來越多玩家在網上抱怨他們手中的新寶貝並不是十分穩定，在顯卡接近滿載時會出現一些問題。外媒igorslab今天丟出了一個重磅炸彈，他們認為這可能與顯卡背面晶片使用的電容種類與數目有關。

這到底是怎麼回事呢？簡單的說NV規定了晶片背後的電容既可以使用MLCC - 多層陶瓷晶片電容器（如下圖綠色部分），也可以使用POSCAP - 導電聚合物鈦固體電容器（如下圖紅色部分）。我們首先來看看NV自己的創始人版本顯卡是怎麼進行選擇的。

可以看到這就是NVIDIA GeForce RTX 3080的創始人版本背部放大圖，紅色的就是POSCAP電容，而綠色的就是MLCC電容。為了保證穩定性NVIDIA自己是選擇了4個POSCAP+20個MLCC的規格。

而作為對比，一些非公型號的 RTX 3080 就不一樣了，比如這張圖，可以看到6顆電容全部採用了POSCAP電容。有不少超頻玩家表示這一代顯卡的POSCAP電容越多，顯卡的超頻能力與穩定性就越差。

而令所有人沒有想到的是在這點上做的最好的是華碩的TUF RTX 3080，背面的電容全部採用了MLCC電容，這也是目前在這方面表現最好的已經發售的顯卡。

並且這個發現得到了EVGA的承認，EVGA官方如下說道：

「 大家好！最近，我知道EVGA GeForce RTX 3080系列引發了一些討論。在我們的批量生產質量控制測試中，我們發現完整的6個POSCAP解決方案無法通過實際應用測試。我們花費了將近一個星期的研發工作才找出原因，並將POSCAP減少到4個，並在交付生產板之前添加20個MLCC，這就是EVGA GeForce RTX 3080 FTW3系列推遲發布的真正原因。我們沒有使用6個POSCAP生產EVGA GeForce RTX 3080 FTW3。但是，由於時間緊迫，一些評測人員還是被發送了帶有6個POSCAP的預生產版本，我們正在與這些評測人員直接溝通，以新的量產版替換其手中的老版本。另請注意，我們已經更新了EVGA.com上的產品圖片，以反映自產品發布第一天起便交付給遊戲玩家和發燒友的最穩定的產品。收到顯卡後，您就可以自己查看這些電容了，EVGA對您的支持表示感謝！」

~~~~~~~~電容基本特性~~~~~~~~

電容器有著各式各樣的種類。如圖1所示，電容器以生產材料可劃分為陶瓷電容器、鉭電解電容器、鋁電解電容器等。特別是多層陶瓷電容器，體積雖小但容量大，經常被用於去藕、電源電壓的平滑化、濾波等各種電路中。已成了提升手機、電視機性能所不可缺少的元件。

圖1 電容器的分類與特點

陶瓷電容器如圖2所示，可分為溫度補償型與高誘電型。由於各種溫度條件下的靜電容量變化情況各不相同，因此需要根據電容的特點來確定其用途。日本國內所採用的JIS規格、歐洲所採用的EIA規格均做出了詳細的分類

溫度補償型
溫度變化所造成的靜電容量變化率較小，主要用於濾波、高頻電路的耦合。當線圈與電容器被結合使用時，線圈的電感會隨著溫度的上升而增加，這時則可以利用負溫度係數電容器來進行修正。

高誘電型
是一種採用了介電常數較高材料的電容器，具有靜電容量較高的特點。主要作為電源電路的去耦電容器或平滑電路使用。與溫度補償型電容器相比，由於溫度能夠造成的靜電容量變化較大，因此當用於濾波器等信號電路中時需要十分注意。

圖2 陶瓷電容器的溫度特性與規格

多層陶瓷電容器具有良好的高頻特性。與其他電容器相比，由於其具備能夠減小電阻（ESR※1）及殘餘電感（ESL※2）的構造，因此在高頻條件下也能保證電容器的工作。圖3、圖4所示為等效電路與電感的特性。由於鋁電解電容器及鉭電解電容器的ESR較高，因此阻抗也就較高。但陶瓷電容器卻是頻率越高則阻抗越低，這對於去藕來說非常有效，並能夠發揮高性能的濾波能力。

 ※1 ESR：Equivalent Series Resistance（等效串聯電阻）
 ※2 ESL：Equivalent Series Inductance（等效串聯電感）

圖3 電容器的等效電路

圖4 阻抗特性

~~~~~瓷介電容器的基本性能參數~~~~~

電容器存貯電荷的能力，單位為法拉（F），微法（uF）或皮法（pF）。

1F = 10³mF = 10⁶μF = 10⁹nF = 10¹²pF

標稱電容量以皮法拉（pF）為單位，用三位數字表示：

第1、2位數代表電容量的有效值數，第3位代表有效值後零的個數。如104代表10×10⁴pF；如果電容量小於10pF，則用R替代小數點，如9R1代表9.1pF。

依據GB/T2471-1995《電阻器和電容器優先數系》相關要求，對電容器的標稱電容量的選擇，除特殊要求以外，儘量符合E3、E6、E12和E24系列（見下表，以及表中所列數值再乘以10的n次方，其中n為正或負整數）

 2類瓷介電容器根據旁路、濾波等用途優先推薦E3,最多E6系列，設計師選用101、102、103、104、105、106等代碼的電容器最多。

1類瓷介電容器根據調諧、計時、高頻耦合、振蕩等電路，需要容量精確性，推薦選用E24系列。

電容量允許偏差指電容器實際電容量相對標稱電容量可允許的最大偏差，電容量的最大允許偏差及其表示符號如下表：

2類瓷介電容器根據旁路、濾波等用途，以及2類瓷介電容器的固有老化特性，推薦選擇K及M精度的電容器，針對CR≥10μF的電容器推薦選擇M精度。

1類瓷介電容器根據調諧、計時、高頻耦合、振蕩等電路，需要容量精確性，推薦選用J精度（或C精度），在微波匹配時需要精確容量時，也可以選用B、F、G等更高精度。

損耗角正切是在規定頻率的正弦電壓下，消耗在電阻上的有功功率和貯存在電容器中的無功功率的比值（見圖1）。

在外加電壓作用下，單位時間內因發熱而消耗的能量，叫電容器的損耗。理想的電容器把從電源中得到的能量，全部貯存在電容器有介質中，不發生任何形式的能量消耗，事實上電容器在外加電壓的作用下是要消耗能量的，介質漏電流，緩慢極化（電偶極矩在電場作用下發生偏轉），內外電極金屬部位的等效電阻都會消耗一部分能量，形成電容器的損耗。過高的電容器損耗會產生熱量使電容器溫度升高，造成電路工作狀態不穩定，加速電容器的老化。介質損耗同電容量一樣，在實際使用中同溫度、工作頻率、電容器兩端所加的電壓有很大的關係。

電容器的漏電流是陶瓷介質中體內漏電流與晶片表面的漏電流兩部分組成。我們把加在介質兩端的電壓和漏電流之比稱之為介質的絕緣電阻。理想電容的絕緣阻抗無限大，但是實際上電容存在寄生參數，故實際的絕緣阻抗有限，一般在兆歐級別，具體參見對應型號的規格書。

R＝U／I 

電容器的絕緣電阻等於表面絕緣電阻與體內絕緣電阻相併聯而成。因此，電容器的絕緣電阻除了同其本身所固有介質特性外，同外界環境溫度、溼度等有很大的關係。溫度對絕緣電阻的影響主要表現在溫度升高時，瓷介的自由離子增多，漏電流急劇增加，介質絕緣電阻迅速降低。但防潮不好的小容量電容器表面漏電流較大，隨著溫度的升高，表面潮氣蒸發，表面絕緣電阻上升。

設計師關心瓷介電容器的漏電流問題，實際上瓷介電容器通常由於陶瓷介質絕緣性好，標稱容量值相對較小，採用絕緣電阻值進行表徵，其阻值通常是兆歐級別，甚至幾千兆歐以上，這時候用漏電流表徵就非常小，是μA、nA級。因此瓷介電容器常用絕緣電阻表徵，而電解類電容器通常用漏電流表徵。

電壓包括額定電壓、介質耐電壓和額定工作電壓。

（1）額定電壓，是電容器長時間正常工作時的最佳電壓，額定電壓也稱為標稱電壓。

 通常瓷介電容器額定電壓範圍較廣，從4V至10KV，甚至更高。

（2）介質耐電壓，是在相互絕緣的部件之間或絕緣的部件與地之間，在規定時間內施加規定電壓，以此來確定元件在額定電壓下能否安全工作；能否耐受由於開關、浪湧及其它類似現象所導致的過電位的能力，從而評定元件絕緣材料或絕緣間隙是否合適。

根據瓷介電容器的耐壓試驗電壓，根據不同額定電壓的介質耐電壓試驗電壓如下表3：

注意： 

①對於高壓多層瓷介電容器應將電容器放置在惰性介質中進行介質耐電壓，例如：電容器油等，以防止飛弧或大的漏電流；

②浪湧電流的限制：對於小於或等於1250V的電容器的最大電流應為50mA，對於大於1250V的電容器的最大電流為10mA；

③對於大容量（容量大於0.1μF）或高壓多層瓷介電容器（電壓超過100V），完成介質耐電壓試驗後，應採用10KΩ至50KΩ的電阻進行緩慢完全放電，防止快速放電，對電容器造成損傷或損壞，同時也防止電容器直接聯入電路中產生較大放電電流，損毀電路;

④低電壓注意事項：中高壓電容器在低電壓條件使用時，當使用電壓超過500V時，為防止電容器引出端之間出現飛弧，需要對電容器進行防護處理，如矽橡膠灌封或充氣體（六氟化硫、氮氣）等防護措施。

（3）額定工作電壓，指電容器在規定的溫度範圍內，能夠連續可靠工作的最高電壓。

電容器選擇時應充分考慮電容器在電路中遇到的各種電應力的承受能力，同時，應考慮電壓對容量、損耗的影響：一般採用降額使用以延長電容器的工作壽命，使用中電容器的直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過降額後的直流工作電壓。

瓷介電容器目前通常標註的都是DC直流電壓，使用過程中直流電壓中疊加的交流紋波電壓，但需要注意直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過降額後的直流工作電壓，並且需要降額工作。當用於工頻交流時建議選擇AC交流電容器或安規電容器。

III級降額：按70%的額定電壓使用，在一般場合應用；

II級降額：按60%的額定電壓使用，在軍用場合或重要、關鍵電路中應用；

I級降額：按50%的額定電壓使用，在軍用場合或重要、關鍵電路中應用；

其他：在大功率、低阻抗電路中使用時，按30%的額定電壓降額使用。

依據GJB/Z 35-93《元器件降額準則》，不同應用的降額等級可按表4推薦選擇：

區區一顆電容都能講的如此全面實用，不分享出來可惜了！

鉭電容是怎麼造出來的