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本文各厂商和情节纯属虚构请勿对号入座
显卡PM随笔之钽电容篇
一、钽电容的前世今生
面对办公桌上一堆堆的电容资料，我突然蹦出一个想法：在这个世界上如果还有一个军国主义国家的话，它的名字不是日本而是美国。电容这个玩意很常见，任何电子设备上都少不了它，家用板卡领域最常用的是铝电容，因为它便宜，容量大，性能也不错。钽电容一般会被用在通讯、汽车电子和航太、军用等要求比较苛刻的领域。和其它行业一样高端的铝、钽电容是被洋人的少数几个品牌霸占。前军国主义国家日本在铝电容的生产设计上美誉度很高，三洋、CHEMI-CON等都是执行业牛耳的大牌子，在板卡发烧友中如雷贯耳。说到这里大家奇怪一般来说电子工业最强的国家是美国啊，为何美国在铝电容领域内却没有建树呢？其实不然，山姆根本不屑于铝电容的生产设计，他们认为那玩意是小儿科。美国国内两大电容品牌KEMET和AVX（现在被日本KYOCERA收购）已没有铝电解电容生产线，其电解电容生产线上的产品基本是钽电容。
钽------一种略带蓝色的战略金属，英文名叫TANTALUM，具有2900度以上的熔点（仅次于钨和铼）和6.5的莫氏硬度（钻石是10）以及令人难以置信的耐酸碱性（王水对其都没用，而黄金碰到王水都会融化），以上特性给钽带来了难以加工的坏名声，不过其极高的介电常数（27是铝的4倍以上）和烧结后的海绵状态以及超稳定状态却让电子元件生产厂商忍受千难万苦也要把它应用在电容上，最终装备到军用电子设备中。美国的军事工业异常发达，是世界最大的军火出口商，只要你有兴趣打开那些军用电子设备无一例外都可以看到上面布满了大大小小黄色的钽电容（有趣的是美国的钽电容外壳都用黄色，而日本等则喜欢用黑色，钽电容外壳的颜色和性能无关。另外一些用于高温处的钽电容，由于要经历150度以上的熏烤，因此黄色的外壳可能会被熏黑，所以干脆涂成黑色）。世界上钽金属的产量一半被用在钽电容的生产上，美国的国防部后勤署则是钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界上三分之一的钽粉，而KEMET这个世界上最大的钽电容制造者则是钽电容的发明者之一，它与上世纪五十年代研制出了这种电容，其初始动机是开发一种可靠、体积小、容量大的产品来替代战斗机火控雷达内不可靠的铝电容。打开KEMET的钽电容产品手册竟然可以看到其民用产品都需要过最严苛的美军标，我给大家随便列举其中一个测试，是关于震动的：MIL-STD-202 方法213，条件1，在100G的冲击下保持电容ESR损耗角和漏电流初始状态。我的天，这种条件只有导弹、炸弹能碰到，一般其它国家的民用钽电容如果你让它参加这种测试不被厂商骂你神经才怪。在九十年代随着铝聚合物电容的发明和广泛应用在一些低端应用场合已有取代钽电容的趋势，但在军用等高端场合钽电容仍然是绝对王者，美国干脆停止了铝电容的生产，其两大公司KEMET和AVX全力生产钽电容，主要还是为了其庞大武库的需要，至于民用所需的铝电容则是捡便宜的买，试想如果一个国家为了军事需要就不惜工本的保持如此大的储藏、生产厂，而且生产厂的民品都符合军规，那么它不是军国主义国家谁是？以上都是戏说，虽然钽电容是为了杀人而生又广泛被用于杀人机器，可还是吸引了一个和平主义爱好者------我，一个显卡PM。
二、钽聚合物电容------爱您不容易
“要在一系列显卡上全部采用钽聚合物电容？”老板问我的时候眼睁的像铜铃一样大，恨不得一口吃了我，是啊每颗价格按照1美元算，一片低端显卡平均用6到8颗以上，9600、3850上搞不好还要十五颗以上，光这些主电容费用就要100元以上，而现在ATINV公版上才几颗铝聚合物电容，普通厂商的很多所谓非公版都用普通铝电解电容替代，一个板子上所有主电容加起来还不到1元钱。众所周知现在显卡只剩下价格战，现在一片普通630显卡从出厂到最终销售的全部利润可能才有50元，100元意味着什么？在这个能省一颗元件老板奖励设计人员的时代我的想法可谓太不入流，说我天方夜谭也可以理解。消费者也未必买账，在这个同质化的年代谁在乎几颗电容啊，便宜就好，与其用那么好的电容还不如换个漂亮的风扇给人感觉好呢！另外如果显卡全部用钽聚合物电容还会面临一个巨大的难题那就是备货，行外人士不会理解这个问题。一般的铝电容（包括铝聚合物电容）和钽电容生产厂商遍布世界各地，但能生产钽聚合物电容的全世界不多于10家，而且这十家主要在美国和日本，由于产量小（只有普通钽二氧化锰电容的百分之一），价格昂贵（是普通钽二氧化锰电容的10倍）所以生产厂商都是在你下单后生产，交货期长达数月（当然如果你是五角大楼则算我没说）。而一般显卡芯片可能寿命期也只有数月，换句话说我电容可能还没到货安装到显卡上，显卡都淘汰了，对于我们来说如果用钽聚合物电容简直和赌博无异。可是什么原因诱使我冒着被老板狠骂的风险提出要全部使用钽聚合物电容呢？以前我当PM时亲眼目睹了耕升在电容使用上摔的大跟头，不想重蹈覆辙。另外钽聚合物电容的特性太诱人，让我无法自拔。
与铝聚合物电容相比钽聚合物电容具备以下几个突出的特性：
1. 漏电流少：同样阴极是聚合物（PEDTPPY等）钽聚合物电容的漏电流只有铝聚合物电容的几分之一左右，以著名的三洋OSCON的SVP产品为例，其4V 33UF的4SVP33M漏电流（LC）为66UA而同规格钽聚合物电容一般仅为12UA左右，这代表显卡如果用钽聚合物电容滤波会更干净，漏电流导致的脉冲会小。
2. 损耗角小：还是拿4SVP33M为例，其损耗角是0.15，而同规格钽聚合物电容的DF(损耗角)则为0.08。0.15与0.08间差了0.10、0.12两个数量级，损耗角小表示电容发热会小很多，有利于提高电容寿命和增加显卡稳定性。
3. 失效率低：失效率就是每工作一定时间电容可能会失效一次，注意是失效一次，而不是从此出故障了需要修理才能继续或直接坏掉。钽聚合物电容由于都是树脂封装，外加多层银和石墨阴极镀层和钽导线所以电容失效率远小于容易进入湿气和被腐蚀的铝聚合物电容，在美军的一次试验中AVX和KEMET的钽聚合物电容在模拟运行了1000000小时中才出现一次失效，也就是说你想碰到一次钽聚合物电容失效要等110多年，所以山姆的关键性电子设备都采用它是有道理的。
与钽二氧化锰电容相比钽聚合物电容的ESR极低，而且不会爆炸，可以说其是显卡上性能最好的电解电容，我个人从发烧友的角度来说确实喜欢。另外现在各显卡品牌同质化非常严重，各家争先恐后已降低成本为第一要素，最多在风扇上做文章，可是我始终认为显卡风扇对于提高显卡的性能非常有限，如果一片显卡连电路都设计不好配备再好的风扇可能也无法稳定运行乃至超频了。有的发烧友对此非常无奈，但是苦于没有真正发烧的产品，因此如果我能够反其道行至从发烧友最需要的办卡设计以及用料来考虑搞不好能让品牌另劈一片天地。再加上钽电容外观和铝电容差别很大，可以在卖场让消费者一眼认出，做到万花丛中一点绿的效果，虽然价格对普通玩家来说可能过高，但个别富裕发烧友可能会买账。如果单纯凭低成本，同德等厂不知道比我们领先多少，反正横竖是拼还不如另外开拓一个领域也许还能走的远点。再从成本上说，虽然钽聚合物电容价格昂贵，但是由于其优秀的性能可以降低显卡的返修率，当销量增大时返修率每降低一个百分点，就可以让整体成本下降不少，从显卡全寿命期费用来看，用好电容还是可以接受的。以上几点我象苍蝇一样整天在老板和同事前念叨，终于打动了他们，真是出乎意料，事后总结可能他们被我说烦了，不过更大的可能性是他们也在发烧。看来我们老板喜欢打牌也是好事，打牌的人总有疯狂的时候。不过他在疯狂之余还是让我们找几个个电容厂商好好压价，这事我们采购小张爱干。
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狗仔卡
发表于 2008-4-25 10:43
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