游戲內(nèi)存如何煉成的 廠商工程師手記曝光

說起內(nèi)存，可能很多玩家都覺得無所謂。內(nèi)存只要可以用就行了，誰管它怎么樣？實(shí)際上這樣的想法是比較偏頗的。比如游戲玩家，往往長時(shí)間、高負(fù)荷運(yùn)行計(jì)算機(jī)，對計(jì)算機(jī)整機(jī)性能特別是內(nèi)存要求非?？量?。可能很多玩家都感受過在正常的游戲中電腦突然藍(lán)屏死機(jī)，或者長時(shí)間辛苦打怪物，眼看就要?jiǎng)倮?，結(jié)果突然游戲崩潰、甚至直接重啟，之前的心血化為泡影，這是多么令人郁悶的一件事情??！

我們將問題重新拉回內(nèi)存上來，在游戲中，內(nèi)存在容量達(dá)到一定限度后，不會(huì)再成為性能的約束瓶頸。其重點(diǎn)關(guān)注的方向應(yīng)該轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性方面。之所以這樣說，原因大家都很清楚。內(nèi)存的作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，只要有足夠的帶寬滿足CPU的需求即可。目前內(nèi)存多以雙通道形式出現(xiàn)，其能夠提供的總帶寬已經(jīng)超出了CPU前端總線的需求。因此，在內(nèi)存測試中，雙通道DDR2 800相比雙通道DDR2 1066，游戲幀數(shù)并不會(huì)有明顯上升。

我們都知道，游戲迷們在玩起一款經(jīng)典的游戲的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)“加班加點(diǎn)”的長時(shí)間使用電腦，有的人為了沖級，還和朋友輪流在線努力。面對這種情況，我們需要保證內(nèi)存在這個(gè)過程中不出錯(cuò)。這就決定了我們要對開發(fā)我們的游戲內(nèi)存的基礎(chǔ)是定在以穩(wěn)定為主基調(diào)。

和所有的物品一樣，在設(shè)計(jì)之初就明確目標(biāo)，從原料開始就精挑細(xì)選保證產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。那么作為專業(yè)人士，如何保證游戲內(nèi)存的穩(wěn)定性？經(jīng)過長時(shí)間的試驗(yàn)以及多年積累的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)——“要穩(wěn)定從原料抓起”，我們就首先要保住原料的品質(zhì)，在IC顆粒的選取，PCB的挑選，被動(dòng)元件的品質(zhì)以及SPD的優(yōu)化上下足功夫。

二：原料很重要，選擇出色的原料確保產(chǎn)品品質(zhì)

元件是保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。對于內(nèi)存來說，或許我們更為關(guān)注它的顆粒。但是在專業(yè)工程師的眼中，顆粒只是內(nèi)存研發(fā)的一部分因素，對于玩家往往忽視的PCB基板、散熱設(shè)計(jì)以及焊接技術(shù)、接口鍍層技術(shù)等，金泰克資深工程師都有獨(dú)到的方面。

在設(shè)計(jì)端，我們就首先要保住原料的品質(zhì)，其中就包含了：IC顆粒的選取， PCB的挑選，被動(dòng)元件的品質(zhì)和SPD的優(yōu)化。

IC顆粒的選取:

　　由于上游顆粒廠在生產(chǎn)過程中，必然會(huì)有部分品質(zhì)優(yōu)良和一般及不合格品的產(chǎn)生，采用不同品質(zhì)的顆粒對成品后的內(nèi)存，有著決定性的作用，我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候就對顆粒進(jìn)行了精心的選擇。從生產(chǎn)端的品牌上，主要有以下幾家的DRAM IC顆粒: 鎂光、三星、現(xiàn)代、爾必達(dá)、南亞、茂德、力晶、奇夢達(dá)。在考慮以上廠家的技術(shù)先進(jìn)性和生產(chǎn)基地的情況下，我們鎖定了以下幾家: 鎂光、三星、現(xiàn)代、爾必達(dá)做為我們的設(shè)計(jì)IC首選。我們分別聯(lián)系以上原廠的工程技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)溝通，并取得樣品。

　　在取得樣品之后，我們立刻進(jìn)入測試和產(chǎn)品驗(yàn)證階段。在這個(gè)階段需要對IC顆粒進(jìn)行大量測試。比如高頻穩(wěn)定性、發(fā)熱量、性能表現(xiàn)，均一性表現(xiàn)等。在高頻穩(wěn)定性方面，很多玩家都喜歡超頻沖擊極限，在超頻過程中達(dá)到了較高的頻率，或者能夠正常運(yùn)行游戲，就認(rèn)為超頻成功了。實(shí)際上并不是這樣。在內(nèi)存的測試中，有時(shí)雖然超頻到極限的內(nèi)存可以進(jìn)入Windows，甚至可以跑完Super Pi，但并不證明內(nèi)存本身在這個(gè)頻率下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)樵诟哳l運(yùn)行狀態(tài)下，內(nèi)存在測試中即使沒有通過電氣性能檢測，但在PC平臺上也有可能穩(wěn)定運(yùn)行。比如內(nèi)存的波形已經(jīng)偶爾出現(xiàn)比較嚴(yán)重失真變形，但依舊可以依靠平臺較強(qiáng)的糾錯(cuò)和抗干擾能力運(yùn)行下去。因?yàn)樗锌赡軐?dǎo)致用戶的PC出現(xiàn)穩(wěn)定性故障。因此，在設(shè)計(jì)中為了保證一部分動(dòng)手能力強(qiáng)的用戶對性能的渴求，我們特別預(yù)留了比較寬泛的超頻空間，在一定的空間內(nèi)，內(nèi)存本身的的素質(zhì)還是能滿足超頻的需要，至于內(nèi)存顆粒更高、更為極限的情況，我們留給玩家去探索。

PCB的挑選：
　　現(xiàn)在好的PCB有八層和六層的區(qū)別，主要是在設(shè)計(jì)的時(shí)候八層板有利于布線，有較寬于的設(shè)計(jì)空間，可以減少設(shè)計(jì)中由于密集的布線帶來的干擾，有利于成品的穩(wěn)定工作。在生產(chǎn)中，也有由于不同的生產(chǎn)廠家對品質(zhì)的控制的能力的不同而出現(xiàn)品質(zhì)上的差別。
　　現(xiàn)在市場中主要內(nèi)存的PCB生產(chǎn)廠都在臺灣，我們經(jīng)過樣品的試做和長期的合作中，最后選取了臺灣的某業(yè)界大廠做為我們的合作和生產(chǎn)商。
　　PCB的優(yōu)良和低劣，從外觀上我們無法分辨。但是借助一些專業(yè)的進(jìn)口測試設(shè)備可以清晰的看出PCB的優(yōu)劣質(zhì)量。最常用最直觀、也是最容易理解的方式就是切片觀察。從切片中，我們可以清晰看出PCB的每一層的銅箔的厚度、通空直徑的大小、盲孔的連接、孔中毛刺的高度等數(shù)據(jù)，從而判斷出PCB的好壞。

50倍率下照片，可以看見PCB內(nèi)部的金屬層，這是一個(gè)六層PCB的切面圖

這是PCB切片放大100倍率的照片。用于觀察PCB的金屬層的均勻性和毛刺情況

200倍率下通孔照片，可見金屬層比較光滑，通孔工藝也很出色。
　　PCB的基板都是采用環(huán)氧塑脂板。銅板都選用的99.999%的無氧純銅。高檔和低檔PCB的區(qū)別在生產(chǎn)工藝上，也就是廠家在對通孔和盲孔的沉銅的控制上，好的通孔和盲孔的沉銅壁的厚度要滿足JEDEC的高頻標(biāo)準(zhǔn)，孔內(nèi)的毛刺的大小和高度等要盡量要少和低。敷銅板上的鍍鎳層的厚度，以及它們之間的粘著性的強(qiáng)度都決定了好的PCB和質(zhì)量差的區(qū)別。
　　從對PCB的切片上我們可以看見PCB層于層之間的通孔的連接，以及每一層的銅薄層都很均勻沒有出現(xiàn)毛次等問題，并且每層的厚度都滿足JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中高頻率內(nèi)存的要求。
　　一些做工不好，工藝控制不好的PCB生產(chǎn)廠生產(chǎn)出來的PCB，在最初出廠的時(shí)候使用上都沒什么問題，但隨著時(shí)間的推移，通孔沉銅工藝控制不好的廠，生產(chǎn)的PCB的通孔在長時(shí)間的通電的情況下，電流經(jīng)過該處，引起發(fā)熱、氧化，就很容易出現(xiàn)斷裂，從而引起產(chǎn)品的不良，這就是部分內(nèi)存在開始使用的時(shí)候很不錯(cuò)，但是在長期時(shí)候后，是電腦出現(xiàn)死機(jī)、藍(lán)屏的原因之一。
　　綜上所述，PCB對客戶的使用中都起著關(guān)鍵的作用。對每一批PCB，我們均作出如此的切片檢查，保證PCB的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)：
　　正常情況下，DDR2的PCB都采用六層板設(shè)計(jì)的，而為了穩(wěn)定和超頻性，采用八層板就是更好的選擇，由于多了兩層銅箔面，工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候，走線就相對容易很多，在考慮干擾，散熱等等因素的時(shí)候，就更容易處理，最后設(shè)計(jì)出來的東西，也就相對六層的PCB在使用中，電氣性能要好很多。
　　但為了保證性能的提升，八成PCB在制作、生產(chǎn)的時(shí)候，工藝的控制和制作的難度就加大了很多，從而造成了生產(chǎn)成本的提升，八層板相對六層板來說，成本就提高了20-30%。

此圖是DDR3的PCB的，未貼裝顆粒和元件前的表面層。

熱穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：
　　我們知道，電子產(chǎn)品的損壞實(shí)際上熱損壞，也就是電子的遷移過程中，引起產(chǎn)品發(fā)熱，最后導(dǎo)致電子不可還原性，而引起產(chǎn)品損壞。并且熱穩(wěn)定性，在產(chǎn)品正常長時(shí)間使用中也占有很重要的地位，我們知道，電子產(chǎn)品的工作溫度是有一定的限制的，電子產(chǎn)品在25℃左右是工作最穩(wěn)定的。而我們的內(nèi)存在使用的時(shí)候由于大量的數(shù)據(jù)的交換，會(huì)引起IC顆粒的溫度迅速上升，如果單靠IC顆粒表面的空氣的對流來散熱，不能很快的將熱量散發(fā)出去。如果我們能增加IC表面的散熱面積的話，就很容易將IC顆粒表面的熱量散發(fā)出去了。
　　為此，我們在設(shè)計(jì)游戲內(nèi)存的時(shí)候，為我們的內(nèi)存增加了純鋁的散熱片，幫助內(nèi)存散去多余的熱量。根據(jù)我們的測試，內(nèi)存在沒增加散熱片的時(shí)候，IC顆粒表面的溫度高達(dá)56℃，而加上我們專用的散熱片后，溫度降到44-50℃之間。根據(jù)我們工程大量的試驗(yàn)的結(jié)果可以減少死機(jī)50%的機(jī)會(huì)。
焊接原料和SPD調(diào)教
　　由于現(xiàn)在世界都在推行環(huán)保，為響應(yīng)這個(gè)對地球有保護(hù)做用的措施，我們所有的產(chǎn)品均采用了無鉛的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。從錫膏的采用，到包裝材料的運(yùn)用都采用的是環(huán)保料。而這些環(huán)保料的選取，相比比不采用環(huán)保料在生產(chǎn)成本上提高30%。內(nèi)存的原材料，從錫膏、被動(dòng)元件(電阻，電容) 、IC顆粒、PCB以及生產(chǎn)過程中，都采用的是無鉛的材料。
　　內(nèi)存的SPD調(diào)教方面，SPD的編寫過程都是經(jīng)過不同IC的參數(shù)設(shè)置根據(jù)國際JEDEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫的。在內(nèi)存里機(jī)CL越高則表示延遲時(shí)間越久，同頻率的內(nèi)存CL值越低就表示性能越好。比如說：DDR2-800的產(chǎn)品中: CL為：4-4-4的就比CL:5-5-5的更好。不過內(nèi)存實(shí)際參數(shù)要比我們通常說的CL值或者BIOS中調(diào)節(jié)的值多得多，怎樣在這些數(shù)據(jù)中取得最優(yōu)異的成績是各個(gè)廠家的技術(shù)機(jī)密。我們在這方面也有獨(dú)到之處，在本文中就不詳加表述了。

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