制造业
GPU制造
GPU制造


简介

图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU),又称显卡、显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。

GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。

种类

电脑GPU可以分为三类:集成显卡、独立显卡、核芯显卡。

集成显卡

集成显卡又称集显。配置核芯显卡的 CPU 通常价格不高,同时低端核显难以胜任大型游戏。集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上,与其融为一体的元件;集成显卡的显示芯片有单独的,但大部分都集成在主板的北桥芯片中;一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存,但其容量较小。目前市场主要由 Intel、AMD(原ATI)、ARM 生产。

集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱,不能对显卡进行硬件升级,但可以通过 CMOS 调节频率或刷入新 BIOS 文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。集成显卡的优点是功耗低、发热量小,部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡,所以很多喜欢自己动手组装计算机的人不用花费额外的资金来购买独立显卡,便能得到自己满意的性能。

集成显卡的缺点是性能相对低,且固化在主板或 CPU 上,本身无法更换,如果必须换,就只能换主板。

独立显卡

独立显卡又称独显,是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上,自成一体而作为一块独立的板卡存在,它需占用主板的扩展插槽(ISA、PCI、AGP 或 PCI-E)。独立显卡的优点是单独安装有显存,一般不占用系统内存,在技术上也较集成显卡先进得多,但性能肯定不差于集成显卡,容易进行显卡的硬件升级。目前独立显卡在市场主要由 Nvidia、AMD 生产。

独立显卡的缺点是系统功耗有所加大,发热量也较大,需额外花费购买显卡的资金,同时占用更多空间(特别是对笔记本电脑)。由于显卡性能的不同对于显卡要求也不一样,独立显卡实际分为两类,一类专门为游戏设计的娱乐显卡,一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。

核芯显卡

核芯显卡是Intel产品新一代图形处理核心,和以往的显卡设计不同,Intel 凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计,将图形核心与处理核心整合在同一块基板上,构成一个完整的处理器。智能处理器架构这种设计上的整合大大缩减了处理核心、图形核心、内存及内存控制器间的数据周转时间,有效提升处理效能并大幅降低芯片组整体功耗,有助于缩小核心组件的尺寸,为笔记本、一体机等产品的设计提供了更大选择空间。

需要注意的是,核芯显卡和传统意义上的集成显卡并不相同。笔记本平台采用的图形解决方案主要有“独立”和“集成”两种,前者拥有单独的图形核心和独立的显存,能够满足复杂庞大的图形处理需求,并提供高效的视频编码应用;集成显卡则将图形核心以单独芯片的方式集成在主板上,并且动态共享部分系统内存作为显存使用,因此能够提供简单的图形处理能力,以及较为流畅的编码应用。

相对于前两者,核芯显卡则将图形核心整合在处理器当中,进一步加强了图形处理的效率,并把集成显卡中的“处理器+南桥+北桥(图形核心+内存控制+显示输出)”三芯片解决方案精简为“处理器(处理核心+图形核心+内存控制)+主板芯片(显示输出)”的双芯片模式,有效降低了核心组件的整体功耗,更利于延长笔记本的续航时间。

低功耗是核芯显卡的最主要优势,由于新的精简架构及整合设计,核芯显卡对整体能耗的控制更加优异,高效的处理性能大幅缩短了运算时间,进一步缩减了系统平台的能耗。高性能也是它的主要优势:核芯显卡拥有诸多优势技术,可以带来充足的图形处理能力,相较前一代产品其性能的进步十分明显。

核芯显卡可支持 DX10/DX11、SM4. 0、OpenGL 2.0,以及全高清 Full HD MPEG2 / H.264 / VC-1 格式解码等技术,即将加入的性能动态调节更可大幅提升核芯显卡的处理能力,令其完全满足于普通用户的需求。

评判标准

使用寿命

GPU 一般使用时限在 8 年以上,但超频使用(通过将CPU工作频率提高,让它们在高于其额定的频率状态下稳定工作,以提高 GPU 的工作速度)有可能造成寿命减短。

性能

显卡频率

显卡频率主要指显卡的核心频率和显存频率,均以 MHz(兆赫兹)为单位。

  • 核心频率

显卡的核心频率是指显示核心的工作频率,其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能,但显卡的性能是由核心频率、流处理器单元、显存频率、显存位宽等多方面的情况所决定的,因此在显示核心不同的情况下,核心频率高并不代表此显卡性能强劲。比如 GTS250 的核心频率达到了 750MHz ,要比 GTX260+ 的 576MHz 高,但在性能上 GTX260+ 绝对要强于 GTS250。在同样级别的芯片中,核心频率高的则性能要强一些。主流显示芯片只有 AMD 和 NVIDIA 两家,两家都提供显示核心给第三方的厂商,在同样的显示核心下,部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率,使其工作在高于显示核心固定的频率上以达到更高的性能。

  • 显存频率

显存频率一定程度上反应着该显存的速度,显存频率的高低和显存类型有非常大的关系。

显存频率与显存时钟周期是相关的,二者成倒数关系,也就是显存频率(MHz)=1/显存时钟周期(NS)Xl000。但要明白的是,显卡制造时,厂商设定了显存实际工作频率,而实际工作频率不一定等于显存最大频率,此类情况较为常见。

显示存储器

显示存储器简称显存,也称为帧缓存,顾名思义,其主要功能就是暂时储存显示芯片处理过或即将提取的渲染数据,类似于主板的内存,是衡量显卡的主要性能指标之一。

显存与系统内存一样,其容量也是越多越好,图形核心的性能越强,需要的显存也就越大,因为显存越大,可以存储的图像数据就越多,支持的分辨率与颜色数也就越高,游戏运行起来就更加流畅。

主流显卡基本上具备的是 6GB 容量,一些中高端显卡则配备了 6GB、8GB 的显存容量。

显存类型

显存类型即显卡存储器采用的存储技术类型,市场上主要的显存类型有 SDDR2、GDDR2、GDDR3 和 GDDR5 几种,但主流的显卡大都采用了 GDDR3 的显存类型,也有一些中高端显卡采用的是 GDDR5,与 DDR3 相比,DDR5 类型的显卡拥有更高的频率,性能也更加强大。

显存位宽

显存位宽指的是一次可以读入的数据量,即表示显存与显示芯片之间交换数据的速度。位宽越大,显存与显示芯片之间数据的交换就越顺畅。通常说的某个显卡的规格是 2GB 128bit,其中 128bit 指的就是这块显卡的显存位宽。

流处理器单元

在 DX10 显卡出来以前,并没有“流处理器”这个说法。GPU 内部由“管线”构成,分为像素管线和顶点管线,它们的数目是固定的。简单来说,顶点管线主要负责 3D 建模,像素管线负责 3D 渲染。由于它们的数量是固定的,这就出现了一个问题,当某个游戏场景需要大量的 3D 建模而不需要太多的像素处理,就会造成顶点管线资源紧张而像素管线大量闲置,当然也有截然相反的另一种情况。这都会造成某些资源的不够和另一些资源的闲置浪费。在这样的情况下,人们在 DX10 时代首次提出了“统一渲染架构”,显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”,统一改为流处理器单元,它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算,这样在不同的场景中,显卡就可以动态地分配进行顶点运算和像素运算的流处理器数量,达到资源的充分利用。

流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性能高低的一个很重要的指标,NVIDIA 和 AMD 也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长,值得一提的是,N 卡和 A 卡 GPU 架构并不一样,对于流处理器数的分配也不一样。双方没有可比性。

独立GPU性能可以参考桌面显卡性能天梯图

结构

本体

辅助设备

产品设计

需求分析

目标界定

总体结构设计

详细结构设计

参数设计

设计实施

生产流程

  • 首先是IQC来料检测,所有原件必须保证100%通过检测才能进入产线投产。原料包括芯片、显存、PCB、电容、电阻、电感等等。工作人员需要对每款来料进行仔细的把关。
  • 确保来料无问题后,PCB将会印上锡膏。印锡膏机的工作原理类似于油印机,每一款PCB都对应一种有固定孔位的钢板,然后锡膏刷就能在PCB的对应焊点留下痕迹,而其他位置则会被钢板遮挡不会又焊锡。
  • PCB上完锡膏后,就可以利用SMT贴片机阵列来往上面粘贴电子原件。SMT中文全称是表面贴装技术,SMT贴片机在整个生产流程中,作用就是将板卡上的料件贴在PCB上。
  • 为了让PCB上的焊锡与元件的焊点完全融合,需要进入回流焊炉。
  • PCB在通过回流焊炉后,需要人工目测有无偏差及严格的检测机器:3DXray查验。
  • 回流焊用来焊接SMT打上去的贴片元件,这些焊点的质量无论肉眼还是通过显微镜都无法准确判断,因为焊点都在原件的下方。所以华坚数码科技使用了目前最先进的X射线探伤仪来检测回流焊品质,可以直接检测芯片内部有无虚焊直接保证产品品质。

一台X射线探伤仪一台市价达到300万元,目前国内拥有这种检测机器的厂家为数不多。

  • 通过SMT贴片机和回流焊炉后,剩下一些大型的原件尚未安装,如插件电容、电感、6Pin供电接口等等,就需要人工安装插件。
  • 波峰焊:简单来说其实就是将液态锡冲底部小孔吹出,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

华坚数码的波峰焊是全无铅设备,符合RoHS无铅标准。

  • PCB清洗:纯净水搭配毛刷的方式清洗。

所有出厂前的板卡均需要通过环保认证,因此不能用化学剂作为清洗剂,而采用用物理方式的清洗。

  • 安装挡板:为了保护PCB,避免安装过程中损坏PCB。华坚数码每款显卡都会配备一个模板,以保证散热片安装效率以及成功率。
  • 线上QC点亮测试

线上QC——恒温箱煲机测试。安装完散热器后,一款产品基本组装成型,等待它的将是各种仓库的测试。恒温箱煲机测试:是在恒定的密封环境里测试显卡。目的是为了测试显卡的稳定性,在出货前必须严格控制煲机时间在10个小时。

原材料

主料

辅料

可选原料

生产线分工

资产与负债

资产

固定资产

非固定资产

负债

库存

设计和规划

位置与环境

投资与评估

规模与功能

风格与形式

成本

税费

金融成本

原材料成本

房租成本

能耗成本

人工成本

设备折旧

收益管理

客流曲线

时间分布

空间分布

目标群体

容量控制

风险控制

市场

国内市场

产量

消费量

国际市场

产量

消费量

上市公司

标准

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文档

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编辑成员
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Ken418, Pluto_cn, 木金, 咒蛙, 木又, Zhrlianer, coc的世界, 负雪怀霜, E-7, 萌面人Ve

评论(2)

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CGQ000 2019-12-06 00:29:30
种类是AMD和英伟达是吗?之前倒闭的厂家写不写?
小草411 2019-07-14 20:48:10
很棒,点个赞
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