315揭秘 高品質顯卡製造背後的故事
2023-08-02 15:50:01
一款顯卡從晶片產出到最終成為你整機的零配件，需要經歷很多道工序，這一道道的工序保證顯卡穩定運行，在退役前好好的服務於你。在你買到顯卡之前，顯卡必須過三關斬六將，經過層層檢驗最後銷售到終端用戶手中。下面，我們通過對一款索泰顯卡的研發、生產、質檢等介紹，讓大家清楚了解廠商怎麼保證顯卡的出廠品質。
顯卡的誕生可分為以下部分：研發、調試、產品驗證、量產、質檢。其中設計、研發、產品驗證屬於前期工作，是保證顯卡擁有高品質的最根源因素。
研發：索泰擁有嚴謹的研發制度，在產品研發過程中，索泰會提交PCB設計圖給NVIDIA、電源晶片廠商作線路、功能的確認（只有AIC廠商才能直接享有此等權利、一般廠商NVIDIA是不會有FAE對口），在研發初期就杜絕了設計缺陷。待晶片和電源晶片廠商確認PCB的layout符合要求，研發部分就會釋放PCB出去，讓工廠做出50~100片樣品做產品的調試。
調試：調試過程會使用50~100片工程樣卡，分別由硬體工程師進行Debug、電源工程師量度供電模塊的運行波形、信號完整性驗證、散熱組進行散熱能力及安全性認證。硬體工程師會使用NVIDIA提供的MOD DOS軟體對顯卡穩定性驗證，顯卡的BIOS在工程師調整後需提交NVIDIA審核後用於最終生產。SI部門會嚴查顯卡上的各種信號（如輸出信號、顯存信號、PWM控制信號）是否完整、有沒有被幹擾。電源工程師測量顯卡在不同狀態下，供電模組的輸出品質（動態響應、紋波、極限供電能力等），以保證顯卡得到良好供電支持。散熱組擁有成套的驗證設備，對壓力、高溫、散熱、噪音等全方位測試，模擬比實際使用更惡劣的散熱環境，得出配套散熱器的散熱能力，並組建報告予NVIDIA評估是否符合要求。
這兩部的工作都邀請NVIDIA參與，並會提供樣卡予NVIDIA做晶片級的測試，這是AIC廠商區別於一般通路的最大地方，晶片級廠商可以直接為AIC驗證，同時AIC開案的時候NVIDIA也會提供相應的支持。
經過硬體工程師的調試後，產品的規格和用料已經確定下來。在大批量生產前，索泰會進行TR（試機）、MP（小批量生產）工序，採用研發部分完整調試後方案，生產100~200片作QE產品驗證工程（高溫測試、四角測試、持續可靠性測試、MTBF壽命加速測試），找出顯卡上的缺陷加以改料修正。
在這裡著重要介紹QE產品驗證工程。因為這是模擬顯卡的實際工作環境的重要一步。
MTBF壽命加速測試
模擬顯卡在顯卡在實際使用環境中出現中產生的老化現象。通過特定的計算公式在較短時間的測試環境下模擬顯卡5年後的使用情況。包括：溼熱老化、熱風老化等。
55 ℃ / 90% 溼度(高溫測試)
顯卡在高溫環境下高負荷的測試，特別針對索泰在國內上市的預設超頻版產品，尤其是大幅超頻的至尊版顯卡，通過高溫測試可以挑選出超頻體質較好的產品。
高低溫衝擊測試
在-55℃~125℃之間快速切換，以考驗顯卡的焊接物理特性、元件的高低溫適應情況。
四角極限測試
顯卡在高溫高壓、高溫低壓、低溫高壓、低溫低壓四個極限狀態下測試。尋找出顯卡在哪一種使用情況下出現缺陷，以改善顯卡在偏離常規使用環境下的適應能力。
低溫測試
利用儀器將顯卡的運行環境設定為-5℃~5 ℃，以驗證顯卡長時間在低溫情況下是否運行正常（尤其針對顯卡供電模塊，某些三極體或者電容在低溫情況會出現第一次開機功能失常，需要重開兩三次才正常，其次是顯存）。
經過以上測試可以找出調試後的顯卡的短板，才去改料等措施加以修正，杜絕了顯卡的隱患，然後就可以開始批量生產。
持續可靠性測試
對於國內銷售的至尊版顯卡，因為預設大幅度超頻，為保證這些針對DIY發燒玩家的高頻產品處於一個高水準質量，必須每片都經過高溫箱（45℃）測試，採用3DMark等高負載軟體連續運行煲機測試，保證顯卡在高頻下的穩定性。
上述QE驗證儘管也包含了風扇的測試，但是從返修部分統計得出的數據：顯卡故障主要集中在花屏、運行不穩定等表現上，其中還有少部分投訴集中在風扇噪音太大的問題上。而這些故障70%的原因和散熱系統有著直接或間接的關係，因為散熱不暢，導致晶片過熱而不穩定或損壞。
縱使擁有完美的測試流程把關，但實際操作中不可能針對每一片顯卡都做測試，尤其是出貨數量巨大的中低端產品。標準化生產流程可以保證顯卡本體的品質處於較高的同一水平上，但是散熱風扇需要使用各家供應商的產品，存在個體差異的機率相對更高，所以散熱系統的好壞是顯卡主要的故障原因。風扇故障主要有兩大部分成因，第一是因為使用環境較差，灰塵堆積導致風扇停轉，聚集的大量熱量損壞顯卡；第二是灰塵進入風扇軸承，令顯卡轉速降低，啟動噪音巨大，較低的轉速不足於滿足顯卡的散熱需求，長年累月使用後顯卡損壞。
針對第一種情況，索泰在顯卡BIOS植入監控模塊，當顯卡溫度過高時，會降低顯卡的運行頻率，如果用戶能直觀的感受到遊戲幀速降低，可以馬上檢查顯卡的散熱風扇，清理堆積的灰塵後恢復顯卡應有的性能，避免了顯卡因為高溫而造成硬體損壞。
第二種情況需要硬成本的投入，索泰採取的方案是使用滾珠軸承風扇，滾珠軸承採用全封閉結構，具有極高的防塵能力，同時壽命長達70000小時，遠遠超過三年質保期限，風扇質量一直是顯卡質保的短板，只要解決好這個短板，那麼三年質保期間內的返修機率就會大大的降低。
如此一來，在生產端加強品控，做好充分的檢驗和測試，就能大幅度降低產品產生故障的機率，避免用戶返修產品造成使用不便，同時為廠商承諾三年質保而降低不必要的保修成本。
