供电相数数电感 Z390 GIGABYTE UDAORUS MASTER 供电测试.docx

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供电相数数电感Z390GIGABYTEUDAORUSMASTER供电测试

[供電相數=數電感?

]Z390GIGABYTEUD&AORUSMASTER供電測試

Z390GIGABYTEUD&AORUSMASTER 供電測試

供電相數=數電感?

1.真倍相設計之數電感

2.GIGABYTEZ390UD&MASTER供電比較和測試結果

3.並聯VS倍相—24/10更新:

關於ASUSZ390上沒有任何倍相器的官方回應

4.20/11更新:

技嘉測試支持ASUS並聯設計?

真倍相設計之數電感

簡單來說,底板CPU供電的運作是由PWMCONTROLLER發出PWM訊號至MOSFETDRIVER驅動器以控制MOSFET開關。

而一相完整的供電包含上橋HIGHSIDEMOSFET和下橋LOWSIDEMOSFET以及這兩種MOSFET的驅動器DRIVER,還有電感INDUCTOR/CHOKE,即HIGESIDE+LOWSIDE+DRIVER+INDUCTOR/CHOKE。

數電感決定供電相數是最簡單也最易受騙的方法。

較深入的看法是數算PWM訊號有多少。

DOUBLER倍相器的工作是從CONTROLLER接收一組PWM訊號然後分拆出兩組PWM訊號,達至倍相效果。

沒有DOUBLER,即不可能將PWM訊號一開二。

所以8組PWM訊號輸出,最多只是8相供電而已,亦即受制於PWMCONTROLLER的PWM輸出上限。

同理,NVIDIARTX2080TIFE被（刻意地）指出其供電相數設計是13+3,而CONTROLLERUP9512只是一款8PWM的CONTROLLER。

正確的分析請到非常高質達世界級水平的台灣電腦王細看其評測文章。

並聯設計,亦即假相,是將每兩個單相綁在一起共同開關而非獨立開關,並由1顆MOSFETDRIVER（常見的做法）一同控制。

一顆只能輸出4組PWM訊號的CONTROLLER在沒有倍相器幫助的情況下要控制”8相”供電,只能透過並聯設計達成。

被說成假相的主要原因是底板廠商原則上可以選用一顆更高級的電感和MOSFET去取代兩個被綁在一起的單相。

將電感和MOSFET拆開成各兩顆,自然好看,是為假。

並聯=雙電感雙MOSFET設計。

比起單相,將並聯設計看為增強設計亦無不可,因為加入多一倍電感和MOSFET有助降低供電的平均溫度,溫度降低後輸出能力便會增加。

更誇張更強勁的並聯設計由ASROCK在Z370TAICHI上示範:

雖然是並聯設計,但採用多一倍MOSFETDRIVER驅動器並且每兩顆MOSFETDRIVER互連一起,令使用高階MOSFET和電感的Z370TAICHI以並聯設計能夠突破200W輸出成為高階Z370之一。

另一款ASROCKZ370EXTREME4採用相同電感和MOSFET,但是MOSFETDRIVER數目只有TAICHI的一半,加上其VRM散熱片沒有導熱管,最終仍然能夠輸出接近200W予8700K5GHZ,廣受好評。

而向來是並聯設計的ASUSMAXIMUSHERO,採用高階MOSFET和電感。

輸出能力計,M10H輕鬆輸出200W。

所以,使用高階MOSFET的並聯設計不一定差。

而在B450上（很可能是）技嘉首創的加電感而不加MOSFET的做法,是另類的並聯設計,依然比起單相單電感設計要好。

NVIDIA在PASCALGTX1080TI公版上採用雙MOSFET單電感的設計亦是另一種做法;在TURINGRTX2080TIFE上混合單相直接控制和並聯控制的做法更是少見。

今代Z390ASUS全面採用並聯設計,放棄以往在其高系列型號採用倍相的設計。

高至ROGMAXIMUSEXTREME,低至Z390P,均不見倍相器的蹤影。

***,也許ASUS的設計有過人之處。

本文我們想表達的,是並聯設計不絕對等同垃圾。

***24/10更新:

ASUS在OVERCLOCK.NET上解釋了ASUS在Z390上沒有用到倍相器的原因。

在本文第3頁有詳細介紹。

大部份Z370底板只能用無恥來形容,其供電水平甚至比不上Z270和Z170。

各家的入門Z370,僅有4單相核心供電;中階Z370大多都採用所謂的假8相,即是並聯設計,每兩單相並聯一起而受同一組PWM訊號共同控制。

從網上Z390拆解文章所見,MSI最低階的Z390仍然是並聯8相,而ASUS的TUFZ390也是並聯8相不過採用8顆DRIVER（這與ASROCKZ370TAICHI的做法相同）。

所以,Z390必然是8系和9系CPU用家的首選。

今年7月,我們有機會與技嘉台灣總部底板部渣FIT人直接通話。

我們提出了不少技嘉Z370上可以再改進的地方,對方說他們會再作研究。

過後我們也沒有收到任何回覆。

同年10月,我們收到一份技嘉內部文件介紹自家最新的Z390系列,當中強調技嘉全面清除了各Z370的缺點,令我們當相震驚。

7月的通話中技嘉主管曾經說過當時正在研發中的Z390是非常強勁下足功夫的,老實說我們當時並不相信對方,因為在X470和B450上我們都未見技嘉有針對住我們所提出的問題作出改善。

所以當技嘉Z390正式發佈官網更新後,我們無法置信技嘉Z390的飛躍。

遲到好過冇到,至少Z390證明技嘉仍然是一間願意聆聽用家意見並作出改善的廠商。

我們不認為短短數月技嘉因為我們之間的通話而大改設計,不敢居功。

但是能夠為廣大用家貢獻付出,心滿意足。

技嘉在Z390上全面革新,首次引進全倍相供電設計,目前最低階的Z390UD的核心供電亦是由5相透過倍相器倍至10相,誠意十足。

加上全面採用1.5MM厚度的導熱貼,確保散熱片壓力足夠,令用家安心。

高階底板例如AORUSMASTER上採用的導熱貼更是LAIRD5W/MK高導熱性能的導熱貼,相當足料。

技嘉針對供電設計和散熱而造出的Z390,成本上必然更高,一分錢一分貨,要維持售價自然要在其他地方省回來。

倍十相的UD依然能夠保持住目前全世界Z390ATX來說最低的MSRP。

上代技嘉同相價位的Z370XPSLI//Z370HD3P只有4相核心供電。

我們對技嘉Z390UD非常感興趣,更甚於MASTER。

低階入門級中最強的10相核心設計,更採用ISL6617A倍相器使Z390UD具有電流平衡的功能,有助降低各組MOSFET的平均溫度。

最便宜的Z390,Z390UD能否支撐9700K5GHZ超頻?

還剩低多少空間予INTEL指定快50%的9900K呢?

另一方面,貴一倍有多的AORUSMASTER配以12相高階MOSFET在供電水平和散熱上能否大幅拋離UD?

本測試旨在隊爆AORUSMASTERVRM,我們能否成功助燃12相VRM呢?

在此我們非常感謝技嘉香港（和台灣）借出SAMPLE。

比較和測試結果

GIGABYTEZ390UD

CONTROLLER:

ISL691385+2

VCOREMOSFETS:

（4C06+4C10）*10

VCOREMOSFETDRIVERS:

ISL6625A*10

VCOREMOSFETDOUBLERS:

ISL6617A*5

GIGABYTEZ390AORUSMASTER

CONTROLLER:

IR352016+2

VCOREMOSFETS:

IR3553*12

VCOREMOSFETDRIVERS:

NONE（DRMOSIR3553POWIRSTAGE）

VCOREMOSFETDOUBLERS:

IR3599*6

GIGABYTEZ390

Z390UD（$130USD）

Z390AORUSMASTER（$290USD）

VRMCONTROLLER

ISL691385+2

IR352016+2

VCOREMOSFETS

（4C06+4C10）*10

IR3553*12

VCOREMOSFETDRIVERS

ISL6625A*10

N/A（IR3553INTEGRATED）

VCOREMOSFETDOUBLERS

ISL6617A*5

IR3599*6

測試平台

9700K

Z390UD（F3）

Z390AORUSMASTER（F3）

ACBELI90M-700（DUALCPU8PINEDITION）

GIGABYTEAORUSRGB3200MHZ8G*2

SAMSUNG960EVOSSD

NOCTUANH-D15S+120MM2000RPMFAN*2（FULLSPEED）

GIGABYTEGT1030LP

AMBIENTTEMP21C

OPEN-BENCH

我們運行PRIME95SFFT約20分鍾,測試VRM溫度和CPU功耗,有否令CPU使用率/頻率因VRM過熱而下降。

超頻5GHZ的設定是1.35VVCORE,C-STATE&節能相關設定全關,LLC=TURBO,XMP,AVXOFFSET=0,CPURATIO=50,CPUFANFULLSPEED。

測試結果

按HWINFO64記錄顯示,CPU的頻率和用電量和電壓在整個燒機過程中都沒有降頻降電,表現極佳。

而9700K溫度亦沒有觸發THERMALTHROTTLING。

上代GIGABYTE的中低階Z370,在VRMMOS溫度接近100C時,便會自動降低CPU用電量和電壓和CPU使用。

而今代Z390UD技嘉未有將VRMMOS溫度上限（自動降頻降電降壓的水平）繼續設置於~100C,顯示出技嘉對自己的Z390倍10相設計相當有信心。

我們曾在Z390UD上測試1.4VVCORE,VRM溫度升至約120C,但仍然未見有任何降頻降電降壓掉使用率的情況出現,反而是CPU早就破XX。

這結果顯示用家不應該因為9600K/9700K/9800K採用SOLDERTIM而忽視CPU散熱,正因為是SOLDERTIM使CPUDIE的熱力更有效傳至IHS上,CPU散熱器的選擇用家反而需要留神。

UDMOSFETTEMP>100C,以10倍相來說並不理想。

UDVRM高溫的原因是其VRM散熱片太過細小/過輕。

Z390UD的VRM散熱片比起Z370HD3P的散熱片要好一些,但是Z370HD3P散熱片底下是4單相設計,而且因為降頻降電的問題實際CPU用電量只有~160W。

Z390UD長時間壓制10相MOSFET輸出>200W,MOSFET溫度較高是預期之內。

很可惜技嘉在低階Z390供電上落足料的同時未有更新VRM散熱設計,導致十相MOSFET未能發揮其真正實力。

而1.35V是相當高的核心電壓水平。

∇Z390UD@9700K4.6GHZ@170W&1.248V @PRIME95SFFT~10MINSLATER。

至於AORUSMASTER,我們無法相信我們所測出來的結果。

雖然只比UD多2相核心供電,但AORUSMASTER採用高階MOSFET,效率極高。

加上AORUSMASTER的PCB之中加入兩倍之多的銅,和重新設計供電區域加大供電電路面積,使其PCB本身已經具有高散熱效果。

由於技嘉AORUSMASTER的VRM散熱片設計太過份,所以我們特意加入拆除所有VRM散熱幫助,以增加VRM溫度。

∇沒有任何供電散熱輔助的AORUSMASTER@9700K1.35V@PRIME95SFFT~10MINSLATER。

Z390AORUSMASTER可能是技嘉近年最出色的底板,難怪技嘉美國如此張狂。

UD實力不俗,能夠輕鬆應付9700K預設全核4.6GHZ（~1.25V）的供電需要。

我們猜想Z390UD應該也能夠支撐起9900K預設水平的用電量。

但是我們不建議在UD上將核心電壓拉高至超過1.3V。

我們相當不滿其VRM散熱片的設計過輕過小兼採用PUSH-PINMOUNTING。

而1.35V核心電壓這個水平（特別是對於最低階入門級的Z390UD來說）已經屬於非常高水平的VCORE電壓,5GHZ超頻用家可從1.35V開始嘗試降低VCORE電壓以減低VRM溫度。

儘管技嘉BIOS有多差有多難用,一般正常用家要在技嘉BIOS中超上5GHZ仍然是相當容易的。

數個設定便能一勞永逸超至5GHZ,除非唔得:

1.CPURATIO設定為50X

2.CPUVCORE電壓設定為1.35V

3.LOADLINECALIBRATION設定為TURBO

4.開啟XMP

5.在GIGABYTEBIOS中關掉“EnhancedMulti-CorePerformance”

6.將TJMAX設置在110C或更高

7.按F10儲存離開

技嘉應該將上述數項簡單而重要的設定放在BIOS首頁上,省去用戶在技嘉BIOS上尋寶的時間,敬請技嘉不要再將這些設定散落到各分頁中的分頁上,除非在BIOS中加入搜尋器。

技嘉Z390UD並不是完美的低階入門級底板。

Z390UD仍然出現一個我們多次投訴無效的問題:

手動DDR4超頻完全失效。

更準確來說,這問題的指用家無法手動設置將DDR4超至高於其XMP的頻率水平（時序/電壓均能按手動設置而生效）。

Z390UD能夠一鍵成功開啟ADATAXPGD413600C178G*2（SAMSUNGBDIE）的XMPPROFILE。

但不管我們如何放寬時序增加電壓,仍然不能夠手動超至>3600MHZ。

我們欣慰的是在AORUSMASTER目前最新的F5BIOS上,能夠成功手動超至4000C191.5VDDR4。

我們相信大部份選購Z390UD的都是預算不多的用家,他們或會選購某些標榜是SAMSUNGBDIE的2666~3200MHZ的DDR4,然後嘗試手動超上去。

技嘉不應在中低階型號上的BIOS中鎖上DDR4頻率超頻。

∇AORUSMASTERF5+ADATAXPGD413600C178G*2—>4000C19OC

FF

一塊底板的VRM強弱,不應只看電感數目,更不該單以倍相還是並聯來決定其供電水平。

MOSFET質素（某溫度下的輸出/RSD（ON）;PWMCONTROLLER（SWITCHINGFREQUENCY）;每單相有否其獨立DRIVER;PCB布線;VRM散熱設計等等,都影響最終整個VRM的輸出水平。

作為一般用家/遊戲玩家,留意CPU性能在高負載時有否下跌便足夠,或更深入些看CPU電壓/用電量/使用率有否出現THROTTLING便可（HWINFO64）。

一般來說,CPU用電量越高和能夠長時間高企不下,代表VRM越強。

預算不高又要求多多的用家應該考慮加上風扇採用主動式VRM散熱以減低VRM過熱而自動降低CPU性能的機會。

環保用家請選購單4相的Z370,享受環保性能。

技嘉Z390以全倍相設計回應了廣大用家自X299起對底板供電的訴求,但是羊毛出自羊身上,我們再看不到僅$120USD（例如上代的Z370HD3P）便有齊ALC1220&ASM3142&INTEL1219這些規格,也再沒有看到日系FP5K固態電容出現於在技嘉Z390的中低階底板型號上。

散熱設計也很重要,不然只會浪費上佳用料。

UD採用的MOSFET效率較差,本該使用更好的散熱片,我們認為技嘉至少應該拿出Z370ULTRAGAMING的散熱片放到Z390UD上。

另一方面,部份用家對VRM溫度過份敏感,須知200W或以上的CPU用電量,MOSFET所產生的（廢）熱力本應由主動式散熱處理（即風扇直吹）,否則細小的散熱片總有儲滿熱力的時候,初代X299是一例。

在供電溫度未高至影響CPU性能的情況下,而又未及MOSFET的運作溫度上限時,VRM高溫是可以接受的。

不少人擔心VRM的固態電容會因為極高溫的MOSFET而影響其壽命,不過只要用上風冷散熱器然後將風扇靠近底部安裝,便能為VRM位置帶來風流,有效大幅降低固態電容的溫度。

技嘉應該是目前唯一在消費性市場X470/Z390上採用FINNED散熱片設計的廠商（不包含ASUSWS）,我們希望技嘉能夠將其設計下放至中低階型號上,貴一點是可以接受的。

而正常用家也不應該24/7跑PRIME95。

如果用家重視中低階底板的供電需要,不論有多厭惡技嘉,還是應該用腳投票。

事前我們沒有從技嘉手上以任何形式收取任何金錢和非金錢利益,反之我們需要自行付費購入Z390UD作測試,然後以二手平價蝕讓給相熟朋友。

作為一位關注底板設計的用家,看到有廠商願意重視VRM設計,心中激動。

最後,我們宣佈,隊爆AORUSMASTERVRM計劃失敗!

期待9900K到手!

並聯VS倍相

24/10更新:

關於ASUSZ390上沒有任何倍相器的官方回應

24/10更新:

ELMOR（JonSandström,ASUSSENIORENGINEER）（現已離職）在OVERCLOCK.NET上解釋為何ASUS在Z390上沒有用到倍相器。

近日各TECHTUBER為了LINUSTECHTIP和OC3D的9900K的溫度和功耗結果吵過不停。

因為這兩家評測所測出的9900K溫度和功耗都遠低於其他評測的結果。

其中一個被討論得最多的問題是他們所採用的ASUSMAXIMUS底板的供電設計是否導致9900K功耗和溫度都過低的原因。

繼而討論到ASUSMAXIMUS底板是假8相還是真8相抑或是從4相倍至8相。

可能因為廣泛的供電設計討論,ASUS不得不作出回應。

ASUS的回應大致上是說ASUS（目前）各Z390上都沒有使用倍相器。

這代表ASUSMAXIMUS底板上的核心8相供電不可能是倍相設計。

而ASUS強調他們在Z390上的並聯設計（8相並聯+8顆驅動器）以電流輸出能力計其實是不會與倍8相的效果相差太遠,因為ASUS在每兩相並聯之間加入比平時多一倍的DRIVER驅動器（一般常見的並聯設計是每2相並聯而只有1顆DRIVER）,因而可以大幅降低並聯下MOSFET的SWITCHINGLOSSES。

ASUSZ370M10H（REV1.00）以並聯8相而只有4顆DRIVER的情況下仍然可以輸出200W。

而ASUS在Z390MAXIMUS上增加多一倍DRIVER數目至8顆DRIVER,相信ASUSMAXIMUSZ390的8相並聯設計更為強大。

ASUS的回應當中也指出採用倍相器會使PWM的訊號被拉長導致延遲輕微上升,因為PWM訊號需要先經過倍相器。

這意味ASUS可能為了更快更少延遲的PWM訊號而決定就算在目前自家頂級的Z390型號上也不（再）使用倍相器。

在ASROCK在Z370TAICHI/PROFESSIONALGAMINGI7上示範高質的並聯設計後,ASUS也跟上來。

有趣的是ASROCK在Z390TAICHI上經已改用倍相器,而ASUS則由Z370CODE/FORMULA/HERO新版（REV1.01）的倍相設計改至在Z390上採用並聯+獨立DRIVER的設計。

GIGABYTE笑看ASROCK大戰ASUS,而MSI依舊採用其在B450上廣受讚賞的2*（4C26+4C29）的VRM設計。

MSI高階的Z390ACE仍然採用與其低階型號上相同的低效率和低成本的MOSFET型號,而其中低階型號也未有採用獨立驅動器的並聯設計。

不過,MSI在DDR4上展露神功,其Z390支援極高的DDR4頻率,在DDR4超頻上稱霸,兼恥笑GIGABYTE。

各間廠商各有自己追求的目標,用家不應盲目追捧。

總之,並聯設計不一定差,只要電感+上橋+下橋+驅動器都被增加多一倍,即增加一相完整供電內的所有組成部份,還是能夠與倍相一戰。

並聯設計之所以能夠減低MOSFET的平均溫度,是因為比起單相設計有多一倍供電元件。

如果將並聯和倍相比較,以MOSFET溫度來說,不見得並聯設計下溫度會較低,因為供電的主要組成部份的數量是一致的。

反之不少倍相器都有電流平衡的功能,能夠將在中間本來就較熱的MOSFET的負載分流至末端較涼快的MOSFET,壓低整體溫度。

取自der8auer ASUSMAXIMUSXHERO–OverclockingTestandGuide8700K（en）  3:

27

MSIOCWORKSHOP

26/10更新:

ASUSELMOR:

“Extended8-phase=4xPWMsignals+doublerICininterleavingmode

Twin8-phase=4xPWMsignalseachtotwopowerstages

Loadstepfrom45Ato193A.Whatyouseeisthetransientresponse,ietheresultingoutputvoltagewithloadchanges.It’snotthattheVRMhaslessdroop,it’sthattheVRMisfasteratadaptingtothenewloadscenarioresultinginlessundershoot.”

ASUS進一步解釋並聯設計下transientresponse更快的優勢,使電壓更精準和敏銳地按CPU負載改變而調節。

就連ASUSZ390專為LN2而造的M11A的16相核心供電設計當中也沒有使用倍相器,而是依然採用並聯設計。

PS.ASUS稱並聯設計為”TWIN”,而倍相設計為”EXTENDED”。

******

原來以上的測試中所用到的MOSFET&DRIVER&PWM都不盡相同。

“Ireceivednewinformationaboutthetestscenarioandupdatedthepost.Iapologizeforanymisconceptionsthatmighthavecaused.Thebenefitsarestillvalid,butthetestscenarioprobablymakesthedifferencelargerthanifallthesamecomponentswereused.

Correction:

Extended8-phase–ASP1405+IR3599+IR3535+ZF906 （這塊底板應該是倍相版的M10H）

Twin8-phase–ASP1400+SIC639” （這塊底板應該是M11H）

4/11更新:

ELMOR剛剛表示他已經離職,不再為ASUS員工。

其後他回應了HARDWAREUNBOXED的影片:

“”The hardwareunboxedtest resultsareprettymuchinlineandpaintafairpicture.Atthesameprice