[閒聊] 高階主機板上使用哪些元件

AreLies 發表於 2024/5/27 下午1:30:56

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AreLies

(AreL1e5)時間May 27 13:30:56 2024推噓17 推:19 噓:2 →:24

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高階主機板上使用哪些 SUPER I/O、EC、MCU 元件？

原文轉自 UNIKO's Hardware
網頁好讀版：
https://unikoshardware.com/2024/05/high-end-motherboard-super-i-o-ec.html

Z890 AI 主機板？

https://i.imgur.com/vb5eKPc.jpeg

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 57 美金)。
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？

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。

https://i.imgur.com/VLbRchp.jpeg

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。

https://i.imgur.com/Z3yR5Az.jpeg

https://i.imgur.com/zxngB4J.jpeg

https://i.imgur.com/tVGI6tf.jpeg

https://i.imgur.com/0FPkJfA.jpeg

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。

https://i.imgur.com/Ow70fdh.jpeg

MAG X670E TOMAHAWK WIFI

https://i.imgur.com/ofz7uaS.jpeg

MPG Z690 FORCE WIFI

關於 NUC126NE4AE，NUVOTON 的簡介 (註) 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 、I2 S、 I2 C 、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。

註：https://reurl.cc/Djb1ej

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。

https://i.imgur.com/E2dMpA5.jpeg

https://i.imgur.com/BIqHDeq.jpeg

https://i.imgur.com/bTLL43D.jpeg

https://i.imgur.com/9VMi2j0.jpeg

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。

https://i.imgur.com/W6r9LzI.jpeg

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。

https://i.imgur.com/mvNRyiD.jpeg

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 美金 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。

https://i.imgur.com/oQsBglZ.jpeg