主板的發(fā)展其實是和CPU的發(fā)展高度相關(guān)的。技術(shù)方面,作為CPU各項擴展技術(shù)的主要承載體,主板的每次升級換代都和CPU息息相關(guān),因此,把握住了CPU的升級脈絡(luò)實際上也就把握住了主板的升級脈絡(luò)?;仡櫄v史來看,CPU在架構(gòu)、性能升級的時候,提供的大量新技術(shù),比如雙通道內(nèi)存、AGP總線和PCle總線等,都需要主板來承載。這40年,主板也經(jīng)歷了從XT、AT到現(xiàn)在的ATX的規(guī)格發(fā)展,芯片組廠商也出現(xiàn)了包括威盛、英偉達、SIS在內(nèi)的第三方芯片企業(yè)。但是,走到最后的依舊只有AMD和英特爾,這里面又發(fā)生了什么故事呢?讓我們一起來了解—下吧!
主板市場的發(fā)展在近幾年顯得不溫不火。從技術(shù)源頭來看,主板市場有點像內(nèi)存市場,后者被JEDEC鎖死了規(guī)格,大家只能在散熱片外觀和燈上做點花頭吸引消費者。主板市場的規(guī)格—方面是技術(shù)完全受到英特爾和AMD控制,另一方面是原來主板上北橋芯片的大部分功能被集成到CPU中后,主板實際上只有南橋也就是IO芯片,其主要任務(wù)轉(zhuǎn)換成了CPU和系統(tǒng)擴展的基礎(chǔ),同時提供一些諸如音頻、輸出的接口和功能,整個產(chǎn)品技術(shù)難度降低,高度同質(zhì)化。也正是由于主板市場的這些特性,不少品牌在發(fā)展過程中逐漸消失,令人唏噓。接下來,本文將緊接著2017年本刊改版20周年時帶來的主板發(fā)展史,繼續(xù)續(xù)寫2017~2021年的故事。
主板的技術(shù)發(fā)展:持續(xù)升級,小步快跑
如果熟悉DIY的用戶可以對此深有感觸:如果你拿到一塊2017年的主板,再對比2021年的主板,可能發(fā)現(xiàn)他們除了部分接口的改變外,其他方面基本上沒有太大差別。主板,是整個系統(tǒng)的基石,它需要的是穩(wěn)定和可靠,外觀上的不變并不能說明它的內(nèi)部也沒有變化。實際上,過去數(shù)年,主板—直在持續(xù)升級,小步快跑。
先來看PCle總線在主板上的變遷。從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋碚f,主板上帶寬最寬、速度最快的總線就是PCle總線了。主板上的PCle總線分為兩類,一類是GPU直接引出用于接駁顯卡的PCle總線通道,另一類則是CPU通過互聯(lián)總線連接主板南橋,再由南橋接駁出來的PCle總線(插口)。其中前者速度最快,直連CPU,因此一般都用作和GPU、PCle接口的NVMe SSD這種高速設(shè)備相連,后者由于要通過CPU和南橋的總線互聯(lián)轉(zhuǎn)接,因此速度較慢。
英特爾在2015年的100系列芯片組上就已經(jīng)全面邁入了PCle 3.0時代。隨后發(fā)布的200系列、300系列和400系列芯片組都基本維持了和100系列芯片組類似的規(guī)格。整個主板上主要包含CPU提供的用于直連顯卡的16條PCle 3.0通道,CPU通過DMI 3.0總線連接南橋,以及南橋芯片組分出的24條PCle 3.0通道。需要說明的是,南橋和CPU之間的連接帶寬是受到DMI總線限制的,也就是說無論南橋掛接多少設(shè)備,其最終和CPU傳輸數(shù)據(jù)的速度不會超過DMI 3.0總線的8GT/s。這就使得當(dāng)用戶在南橋的PCle 3.0通道上掛接了一個PGle 3.0 x4帶寬的SSD時,在SSD全速讀寫的瞬間,會占滿所有DMI 3.0通道的帶寬,此時其余設(shè)備不能再通過DMI總線高速傳輸信息。
相比之下,AMD在PCle總線方面要激進一些。在2017年AMD發(fā)布第一代銳龍系列處理器的時候,就在CPU端留夠了20條PCle 3.0總線,搭配X370主板使用時,直連CPU的除了GPU外,還可以額外掛接一個PCle 3.0 x4的設(shè)備,比如SSD。不過X370本身的規(guī)格較老,只能提供PCle 2.0的額外總線輸出,但考慮到外圍設(shè)備對帶寬要求不高,因此這樣的設(shè)計是基本夠用的。
AMD在主板總線上的又一次激進是在2019年,隨著第三代銳龍的發(fā)布,AMD發(fā)布的X570芯片組全面普及了PCle 4.0通道。這一次,不僅CPU擁有20個PCle 4.0通道,連接CPU和X570的總線采用PCle 4.0 x4,X570芯片組還能分出12個可配置的PCle 4.0通道來。AMD在臥薪嘗膽多年后,終于在主板總線帶寬方面勝出一局,揚眉吐氣。
英特爾將PCle 4.0納入主板規(guī)格要晚了不少。直到2021年,英特爾更換了全新的CPU架構(gòu)并推出了500系列芯片組后,整個GPU和芯片組的總線架構(gòu)才得以更新。2590芯片組終于改用了全新的PCle 4.0總線,CPU直連的總線通道數(shù)量從之前的16個提升至20個,這就意味著顯卡占據(jù)了16個通道后,還剩余4個通道給SSD直連CPU。不僅如此,2590和CPU連接的DMI3.0總線改為x8規(guī)格,也就是帶寬翻倍之16GT/s,這使得用戶即使在2590芯片組上再掛接一個PCle 3.0 x4帶寬的SSD,也不至于占滿所有DMI總線,大大緩解了總線帶寬不足的情況。
英特爾在PCle 4.0上似乎只是小小的過渡,2021年底,隨著第十二代酷睿處理器的發(fā)布,英特爾再度搶先進入了PCle 5.0時代。2690針對總線部分進行了全面升級,搭配第十二代酷睿處理器,2690可以提供直連CPU的16條PCle 5.0總線和4條PCle4.0總線,后者用于連接諸如SSD這樣的高速設(shè)備。此外,2690連接CPU的總線也更換至x8 DMI 4.0,其帶寬高達32GT/s,極大地緩解了主板外部設(shè)備連接的帶寬。2690本身也擁有12個PCle 4.0和16個PGle 3.0通道可以連接外部設(shè)備,極大地緩解了設(shè)備連接帶寬不足、端口不足的問題。
除了PCle外,主板上另外一些設(shè)備端口的變化值得注意。比如NVMe端口,在Z170或者更早的時代,可能并不是主板的標(biāo)準(zhǔn)配置,但是從2270時代開始,就很少有主板不配置這個接口了,甚至一些高端主板還會配置2個NVMe.M2接口。USB接口方面速度也一直在升級,2270時代USB接口還只是3.0規(guī)格,2370時代就將其升級至USB 3.,1 Gen 1,2490開始支持USB 3.2Gen 2xl,2590則開始支持USB 3.2 Gen 2x2。AMD方面也是在X570之后,開始提供USB 3.2 Gen 2x1規(guī)范的支持,主板上開始出現(xiàn)高速的USB-C接口。
最后再來看看CPU接口在主板上的變化。由于英特爾從第六代酷睿處理器開始就沒有更換過核心架構(gòu),因此從2015年的第六代酷睿處理器開始,英特爾一直使用LGA 1151接口,直到第十代酷睿改用了LGA 1200接口。不過,即使都是LGA 1151接口,其通用性也并不好,要搭配新的處理器需要對應(yīng)相應(yīng)的主板才行,英特爾的解釋是供電設(shè)計和處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的變化所致。第十代和第十一代酷睿全部采用了LGA 1200接口,有條件的主板甚至可以互換兼容使用。最新的第十二代酷睿則采用了全新的LGA 1700接口,比之前的所有接口都大了不少。AMD方面,AMD從X370主板支持的第一代銳龍?zhí)幚砥鏖_始,就一直使用AM4接口不變,并且處理器基本保持對主板的向下兼容,方便了用戶升級換代。此外,隨著AMD Threadripper系列處理器的發(fā)布,搭配Threadripper處理器上市的X399主板采用的是Socket TR4接口,這個接口采用的和LGA類似的規(guī)格,觸點在主板上,擁有4094個觸點,是目前所有民用處理器中最大的接口,令人過目難忘。
主板的市場變化:幾家興起幾家消失
前文曾提到,由于主板市場發(fā)展受英特爾和AMD掌控,同質(zhì)化現(xiàn)象比較明顯,因此品牌運作和產(chǎn)品宣傳對廠商能力要求就非常高了。從2017年到2021年主板市場的發(fā)展來看,華碩和技嘉屬于一個陣營,其余的廠商包括華擎、微星、七彩虹、影馳、銘瑄則屬于另一個陣營,另外還有一些廠商正在試圖進入這個市場,比如外設(shè)業(yè)界的NZXT等。當(dāng)然,有不少品牌在發(fā)展過程中由于這樣那樣的原因,最終放棄了主板市場,包括斯巴達克、升技、DFI、捷波、精英、昂達等品牌,也有一些品牌逐漸在銷聲匿跡,我們很少聽到他的聲音,比如映泰。
總的來說,主板市場的目前的格局還是比較穩(wěn)定的,頭部企業(yè)占據(jù)了較多的市場資源和渠道資源,其余的企業(yè)正在努力尋找自己獨特的定位,希望在這個市場上獲得自己的發(fā)展空間。希望未來的五年、十年,我們能看到主板市場有這么多企業(yè)存在,他們百花齊放百家爭鳴,這樣的市場,才是一個有意義的、良性發(fā)展的市場。