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高階主機板上使用哪些 SUPER I/O、EC、MCU 元件?

Z890 AI 主機板?

Ben by Ben
2024-05-25
in 新聞
2
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高階主機板上使用哪些 SUPER I/O、EC、MCU 元件?同一顆晶片組例如 INTEL Z790 PCH,主機板有高中低階之分。板廠在以不同的定位,搭配不同等級 / 數量 / 功能的硬體設計。主機板基本上就是一塊 PCB,上面充滿各式各類大大小小的晶片,這也是其中一個反映板廠整合技術的主要部份。各式晶片包括供電模組和控制器、PCI-E 通道切換器和中繼器、USB HUB / PCI-E 控制器和中繼器、有線網路控制器和無線網路模組、音效編碼解碼器和音效放大器等等。主機板的製造成本主要來自 PCB 本身和這些晶片,所以一般來說頂規的晶片只會出現在高階主機板上。

有的晶片比較大,最大當然要數 PCH 也就是晶片組,它也是現今主流主機板上最貴的晶片 (INTEL 官網 Z790 報價 USD 57)。第二大的晶片類型,應該就是每塊主機板都需要,卻在大小面積 / 數量上都有不同呈現的 SUPER I/O 晶片。SUPER I/O 除了負責開機過程,也要負責即時監測電壓和溫度以及風扇管理 (轉速顯示) 等功能。小小的晶片也未必便宜,大的一般都很貴。有些高階主機板更會用上額外的 EC (EMBEDDED CONTROLLER)。

近年板廠中大推 AI 設計的,應該是華碩。華碩在 Z390 時代已開始弄 CPU SP 和 AI OC,以及其他 AI 功能。這些 AI 功能背後據說也依賴硬體設計,那就是 SUPER I/O、EC、MCU 等晶片。華碩 TUF GAMING Z790-PRO GAMING WIFI 主機板作為 Z790 REFRESH,其中一個新增的重要特色,便是加入自家的 TPU 晶片,來支援以往 TUF 系列都久缺的 CPU AI OC。

以下讓筆者從以往的開箱文章中抽取 SUPER I/O、EC、MCU 等晶片的部份,看一下三大廠在這方面的頂級做法,主要針對 AORUS MASTER、ROG MAXIMUS HERO、MEG ACE、VALKYRIE 這個等級。

  • 每家都有偏好的 SUPER I/O 晶片
    • AI 功能會否成為板廠展現差異化的好地方?

每家都有偏好的 SUPER I/O 晶片

AI 功能會否成為板廠展現差異化的好地方?

各家主機板都至少有一顆 SUPER I/O 晶片,負責基本的電壓監測、溫度監測,和風扇管理,當然還有負責開機的程式。主機板 / 筆電,可以沒有南橋甚至是整顆 PCH,但不能沒有 IO 或 EC,這是筆者從維修影片中學習到的知識。一般來說,低階的主機板例如 H610 產品線,PCB 上的就只有 1 顆 SUPER I/O。華碩有些板子會再拉出一組 RGB 4-PIN,但各家的 PCB 上基本上都不會有負責燈效管理的晶片,更不會有第二顆 SUPER I/O 或 EC。

三大廠就算在 H610 上,也是用上大大的 SUPER I/O 晶片;華擎一些 H610 主機板傾向使用比較小的 SUPER I/O。


把燈效功能加進來後,負責燈效管理 (ARGB 3-PIN、RGB 4-PIN、板載燈珠等等) 的晶片就出現了。按 NUVOTON 的介紹,那類型是 MCU (MICROCONTROLLER UNIT)。華碩和微星愛用 NUVOTON 家的方案 (型號不同),技嘉鍾情 ITE。這種晶片比 SUPER I/O 小顆。

  • 微星的 NUVOTON NUC126NE4AE / NUC1261NE4AE。
    • 126 常見於舊的板子,1261 則出現在新板子上。
  • 技嘉的 ITE IT5701E / ITE IT5702。
    • 高階主機板例如 Z790 AORUS MASTER,同時使用 ITE IT5701E 和 ITE IT5702。
  • 華碩的 AURA 32UA0 /  50QA0。
    • AURA 50QA0 面積更大,針腳更多又更長,主要在高階型號上出現;AURA 32UA0 則在常見於中級和入門級型號。


實際上,這種晶片除了負責管理燈效,還有可能負責其他地方。微星家的方案好像卻有監測電壓的功能,技嘉的方案則包含免開機更新 BIOS。

  • 微星的 NUVOTON NUC126NE4AE / NUC1261NE4AE,便有監測電壓的功能,在 HWINFO 監測軟體中我們可以看到 NCU126 的身影。
    • 好像只會在 AMD 平台上加入電壓偵測功能,INTEL 平台 Z690 FORCE 則沒有見到 HWINFO 有偵測到 NUC126 的資訊。
  • 技嘉的 ITE IT5701E / ITE IT5702,應該沒有負責監測電壓 / 溫度,但與支援免開機更新 BIOS 的功能有關。
  • 華碩的 AURA 32UA0 /  50QA0,應該只負責燈效管理。
MAG X670E TOMAHAWK WIFI
MPG Z690 FORCE WIFI

關於 NUC126NE4AE,NUVOTON 的簡介 (連結) 如下:

NUC126NE4AE 為 32 位 元微控制器,內建Arm® Cortex®-M0 內核,速度高達72 MHz 。主要產品特色包含內置48 MHz 高精度高速RC振盪器並支持 USB 傳輸不須外掛晶體 ( Crystal-less ) ;可調式VDDIO管腳,其接受寬電壓範圍為 1.8V 到 5.5V ,便於連接與VDD電壓不同之外部元件,達成更彈性的設計; PWM 運行速度最高可達到144 MHz ,提供高精準度控制;內建硬體除法器,提升軟體執行速度;此外,NUC126NE4AE 內建SPROM ( Security Protection ROM ) ,提供一個獨立的安全加密執行區域,以保護開發者的智慧財產權。NUC126系列可廣泛應用於工業控制、馬達控制、電表等相關應用。

NUC126NE4AE 支援 2.5V 至 5.5V 寬電壓範圍與 - 40 ℃ 至105 ℃ 工作溫度,具128 Kbytes Flash記憶體、內建20 Kbytes SRAM 、4 Kbytes獨立Flash作為線上系統更新 ISP ( In-System Programming ) ,同時也具備線上電路更新 ICP ( In-Circuit Programming ) ,以及線上應用程式更新 IAP ( In-Application Programming ) 。NUC126NE4AE 具備高抗干擾能力8 kV ESD ( HBM ) /4 kV EFT,並內嵌豐富通訊周邊,如:USB、計時器、看門狗、RTC、PDMA、 EBI 、 UART 、Smart Card interface、 SPI 、I²S、 I²C 、GPIO、高達10組通道的16位 PWM 、高達9組通道的12位 ADC 、類比比較器、溫度檢測、低電壓重設和欠壓檢測、96位 UID ( Unique Identification ) 與128位UCID ( Unique Customer Identification ) ;提供QFN48封裝。


如果以 HWINFO 監測軟體所讀取到的資訊來看,微星、華碩和技嘉都有用上第 2 顆晶片來負責一些電壓監測 / 溫度監測 / 風扇轉速監控的部份。當中華碩和技嘉會在高階主機板上加入額外的 EC (有點類似雙 SUPER I/O),來負責電壓監測、溫度監測等等。微星那邊好像沒有用到大大的 EC。

  • 技嘉 ITE IT87952E,負責部份溫度監測和部份電壓監測,也有分擔部份風扇管理 (指定的 PWM 4-PIN)。
    • IT87952E 只會在中高階主機板上出現,AORUS ELITE 或以下就沒有了。
  • 華碩 TPU KB3724Q D // KB3728Q D。
    • 據說華碩 TPU 晶片也是 NOVUTON 家的東西。
    • 華碩 TPU 晶片有兩種,KB3724Q D 比較小顆,常見於 TUF PRO / STRIX 上;KB3728Q D 非常大顆,接近 SUPER I/O 的規模,一般在 ROG 上看到。
      • 非常大的 TPU 晶片例如 KB3728Q D,還有溫度 / 電流 / 功率 / 時間等實時追蹤功能,與華碩 AI OC 有關。


關於免開機刷 BIOS 的功能,背後依靠硬體設計支援,所以不是每一款主機板都有這功能。技嘉如上面所述,負責燈效管理的晶片 ITE IT5701E / IT5702,也整合了免開機刷 BIOS 的功能。這也是為什麼技嘉在 Z490 時代已全線支援免開機刷 BIOS (Q FLASH-PLUS),包含 Z490 UD。華碩、華碩、微星、映泰等,都使用額外的晶片來實現免開機刷 BIOS。這類晶片好像都沒有在管風扇 / 電壓那些。

  • 華碩 BIOSFLASHBACK AI1315-A0。
  • 微星 F75504A (504AN)。
  • 映泰 ASM1012。


在風扇管理上,微星會用上額外的 NUVOTON 晶片來幫忙,NCT7802Y 本身也是一顆硬體監測晶片。微星一般只會在 MPG CARBON 和 MEG 上使用 NCT7802Y。


簡單來說,每家在電壓監測、溫度監測、風扇管理、燈效管理、免開機更新 BIOS 等功能上,都有自己的方案,各採用不同的晶片。每家都有一到兩套方案,分別應用在高階系列和其他系列上。據說要在系統內直接調電壓 / 參數,不必重開電腦,依靠的硬體設計包含這些 EC / MCU。AI 世代我們逃也逃不掉,筆者也快失業了。近日 WCCFTECH 報導 (連結) 技嘉將推出三款 AI TOP 的 Z890 主機板,筆者估計可能也跟 SUPER I/O、EC 這類晶片有關。

本文靈感來源就是華碩的 TUF Z790 PRO,在加入 TPU 晶片後,便支援華碩 AI OC 了。也許這就是末來的方向,多塞幾顆 / 改進現有的微處理器,專門負責特定的 AI 功能,可能專注在超頻上吧,來個 AI OC 擺脫 INTEL OUT OF SPEC 也很香。

微星在 Z790 BIOS 裡 (特定型號) 也有 AI TRAINING / AI PAYLOAD ENHANCE 等功能;技嘉 Z790 BIOS 也支援 BISCUITS AI 分數了。AI 早在我們身邊,增強版 AI 的 Z890 再加一百也不過份吧 (Z790 USD 699),用不用著的就不要管了。Z890 AI SUPER IO / AI EC / AI MCU,要知道,AI 不是免費的。

Tags: News 新聞主機板
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Comments 2

  1. unK says:
    5 個月 ago

    介绍得很好👍

    回覆
    • Dayking says:
      5 個月 ago

      感謝支持!

      回覆

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