显卡制作前的硝烟揭开众多不为人知的秘密

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【天极网DIY硬件频道】显卡，每台正常运行电脑中的必备零部件，此前关于显卡的性能、价格等我们已经讨论过很多，但一张看似简单的显卡背后却拥有着众多复杂的背景。一张看似简单的显卡实际上从设计到生产需要花费大量的时间和过程，其中经过显卡厂商、芯片厂商等众多部门人员的努力，并非一间工厂就能生产。

为了让广大网友对显卡有更深入的认识，天极网显卡频道将从显卡的前期设计到工厂制作，全面介绍一张显卡的诞生过程，为大家揭开众多幕后不为人知的秘密，今天，我们先从显卡的设计开始谈起。

设计之路1：上游芯片厂商决定产品主要路线

大家都知道，目前桌面级独立显卡的芯片主要来源于NVIDIA和AMD两大巨头，当然，还有比较少见的S3、迈拓等，这些不在本文讨论范围内。任何的显卡厂商，都要向这两间公司购买GPU芯片才能生产，因此，设计什么显卡，卖什么显卡，最终的决定权在于NV和AMD两大巨头手里。

NVIDIA和AMD所设计制作的都是芯片级产品，并非显卡本体，每一个看似简单的变化，甚至被我们称为“马甲”的产品，对于NV和AMD来说都需要重新的设计。例如卖了三年的经典马甲王G92核心，虽然CUDA处理核心、光栅纹理单元等主要参数相同，但由于搭配了不同的显存，频率有所改变，所以在一定程度上，这些核心都要作出或多或少的调整，而这些具体体现就在于其核心的后缀。

NVIDIA最新产品路线图

对于NVIDIA和AMD来说，都会有自己的产品规划路线图，细节到每个季度生产销售什么产品，每个价位应该卖什么产品，甚至要规划出什么时候淘汰某种产品，在制定好路线图后，一般都会先给到显卡厂商，让厂商有大致的设计计划。这里先为大家介绍两个专有名词：AIB和AIC。

专有名词解释：AIB、AIC

AIB(Add in Board)，指的是通过了AMD认证的合作伙伴，获得正规授权生产和销售AMD芯片的显卡;AIC(Add in Cards)同理，只不过是NVIDIA阵营，无论是AIB和AIC，都有分级合作认证，最高级别的合作伙伴可以在GPU正式发布的前期就能第一时间拿到GPU芯片，甚至参与到GPU的开发和技术方面的合作，并且生产出产品，最终能够在发布日期同步上市。某些实力雄厚的厂商或者通路厂商甚至能拿到NVIDIA和AMD的同时授权，同时生产N卡和A卡，包括华硕、微星、技嘉等，而AMD顶级的合作伙伴有迪兰恒进、蓝宝石、讯景、镭风等，AIC方面则有索泰、影驰、翔升、映众、七彩虹等。

最新AIC厂商列表

在这些厂商拿到上游芯片厂商的路线图后，一般还要签署一份保密协议，也就是我们常称的NDA(Non Disclosure Agreement)，保密协议一般包含产品解禁日期及产品的技术方面资料相关的信息保密，所以在产品没有正式发布前，我们几乎无法从非官方渠道得知产品的相关消息。

上游芯片厂商除了决定产品路线图外，某些产品的规格甚至也有规定，常见的产品规格分为公版和非公版两类。公版是指该显卡所有设计都来自于NVIDIA或AMD，元件位置，元件参数等每一个细节都完全相同，如果说一定有所改变的，只能是其PCB颜色了，所以很多产品在发布之初或者超级高端的产品(如GTX590、HD6990)，消费者可以看到很多除了LOGO和贴纸外都完全一样的显卡。

除了贴纸再没区别的公版显卡

而非公版产品则相反，NV和AMD会放宽其规格，容许显卡厂商自行设计PCB和频率、接口、散热器等。但是非公版产品也是有规定的，例如频率就不允许随便决定，就算是1MHz的频率调整也必须经过NV和AMD的同意，打个比方，大多数GTX560可以轻松超频至1G的核心频率，但为什么厂商没有预设这样的频率呢？因为当超频至1GHz时，已经接近甚至超过GTX560 Ti的默认频率时的性能，这时就会影响到GTX560 Ti的销售，这当然不是NV所希望见到的，所以市面上大多数GTX560频率都不高。很多网友会问：那华硕火星卡、影驰名人堂之类的怪兽级超高频显卡呢？这些就是极个别例外了，你懂的。

设计之路2：产品初步规划

在芯片厂商规划出路线图后，这时显卡厂商可以根据上游的计划来生产自家的产品了。大多数的厂商涉及到产品的主要有产品部和市场部两个主要部门，其中产品部当然是负责产品的设计和研发，市场部则负责推广和渠道、宣传等工作。

制定一款显卡的生产规划，必须由市场部和产品部的人共同商量来确定。首先，市场部的人员会通过长期的市场调查情况，前度产品的销售状况、经销商消费者玩家等客户的直接或间接意见反馈来制定大致的设计计划，例如定位人群、大致功能、实际售价等。

显卡设计主要阶段(资料来自镭风Carl工程师)

显卡的主要设计执行者来自研发工程师，在听取销售人员的意见后，工程师会根据技术上的可执行性来确定产品的设计方案。当然，这其中过程不简单，在研发人员和销售人员之间往往会有不少矛盾的意见，例如销售人员总是希望产品用料豪华但成本低廉，而这个对于工程师来说显然不能实现，只能取得一个相对的平衡点，这时，往往需要产品经理来进行协调，产品经理需要对市场和产品都有一定程度的掌握，在某个层面上来说，产品经理可以决定一个品牌的产品优劣。

显卡开发流程示意图(资料来自镭风Carl工程师)

在确认了显卡的基本设计方案后，产品经理还需要对产品进行具体的规划，如这个芯片的供货情况，各种配件的水平、质量，细节到每个物料的成本，产品的规格甚至包装等，都需要有一个详细而又可行的计划。

设计之路3：产品设计执行

在有了产品的规划后，这时研发工程师可以进行实际的产品设计工作了，在前一个步骤中，许多关于产品的细节都已经有所结论，如显卡的PCB层数、供电相数、大致的运行频率、输出接口等，工程师开始根据要求设计出PCB布线图。

PCB的layout(布线)属于技术活，这将直接决定了一块显卡的性能及稳定性，作为一个高级PCB工程师，必须熟知各种元件的特性、每颗电容电阻该用什么参数，还要考虑到电子元件之间的电磁干扰，当然，这些都是一个PCB layer的所掌握的必须技能。虽然现在的PCB设计软件可以执行自动布线，但是电脑的布局往往不能尽如人意，很多地方还得人工去修改，经过修改后，一张PCB设计稿诞生，这时可以移交工厂生产样板了。

初步成型的PCB实物

样板是设计的重要过程，因为PCB布线软件只能模拟出是否短路等基本工作要求，但这张显卡能否运行这样的简单功能都必须要通过生产出PCB样板后才能知道。在工程样板制作出来后，工程师会对其进行调试，看设计是否成功，能否满足此前研究讨论的要求，然后根据元件的特性进行调整，决定出一个能够稳定运行的频率。一般来说，工程样板不可能一次两次修改就能完美，某些设计苛刻的产品可能需要N次的回炉制造，甚至全部推倒之前方案重新设计也并非不可能。

基本成型的样卡

在很多年前，显卡的设计仅仅只是一块PCB，但随着半导体技术的发展，GPU晶体管数量不断增加，解决显卡的发热问题除了PCB设计外的另外一个重大难题，基本上一张显卡必须分为PCB及散热器两部分去设计。散热器的设计也是技术活，涉及到热传到学及流体机械学，风扇的扇叶该几片，弯曲的弧度需要多大，散热器的鳍片需要多少片，厚度密度为多少等等之类的参数都必须有科学依据。因为散热器的造型必须要配合上PCB，一般来说，散热器设计工程师会根据此前设计讨论的大概规格设计出初步样板图，实际的具体方案还得PCB生产出来后才能修改确认。