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商用主板與工控主板的主要區別-深圳聯智通達科技有限公司
來源: | 作者:id201801120009 | 發布時間: 2018-03-23 | 6870 次瀏覽 | 分享到:
根據用途的不同,通常計算機主板會分為商用主板與工控主板兩大類。商用主板主要面向家用及辦公電腦的電腦主機使用,工控主板主要面向工業設備使用,如:自助終端設備、儀器儀表設備、車載設備、醫療電子設備、軍用電子設備、航空航天設備,等; 正由于這些不同的使用用途,所以商用主板與工控主板在設計上就會有比較大的不同,聯智通達作為全球最大的工控主板提供商,在工控主板上也有很多獨特的優勢區別于常規工控主板廠商。主要體現在以下幾個方面:

 
    根據用途的不同,通常計算機主板會分為商用主板與工控主板兩大類。商用主板主要面向家用及辦公電腦的電腦主機使用,工控主板主要面向工業設備使用,如:自助終端設備、儀器儀表設備、車載設備、醫療電子設備、軍用電子設備、航空航天設備,等;  正由于這些不同的使用用途,所以商用主板與工控主板在設計上就會有比較大的不同,聯智通達作為全球最大的工控主板提供商,在工控主板上也有很多獨特的優勢區別于常規工控主板廠商。主要體現在以下幾個方面: 
 
1. 產品設計使用壽命不同 
    計算機的發展史及發展速度,基本上受控制在英特爾(Intel)公司。按照英特爾創始人戈登·摩爾在1965年提出著名的“摩爾定律”的表述:當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術發展的速度。    圖示:摩爾定律與1971-2011年實際發布產品的比較圖    正是由于計算機速度的飛速發展,個人電腦及商用電腦通常在使用2到3年后就會更新換代。所以商用主板通常的設計使用壽命只需滿足系統運行2到3年即可。在商用主板上,市場所追求的目標價值為:速度快、圖形及游戲效果好、價格便宜。相比工業計算機的使用場景和用途與商用電腦有很大的不同。在工業計算機領域中,通常每一種設備都會有一個固定的工作內容和應用,在應用確定的情況下,計算機的速度及圖形處理能力是可以確定下來的,并不需要不斷的更新。相比速度與價格,在工業領域人們更關注的是可以長期的穩定的工作。所以工控主板通常的設計使用壽命為3到5年。  聯智工控產品的設計使用壽命為10年,大大高于常規工控主板設計要求。
 
 2. 產品生命周期不同 
    受“摩爾定律”的影響,商用主板每款產品的生產肯定不會超過18個月。并且只有迅速的推出新品,才能跟上商用電腦的市場,不至于被其他主板廠商所淘汰。  商用主板推向市場后,僅需要搭配機箱、CPU、內存、硬盤等常規計算機配件后,迅速的就可以提供給消費者使用,中間沒有時間差。  相比工控主板在這點上也有非常大的差別,工控主板用戶通常都會有一個最終產品開發過程,少則半年,多則1-2年。開發完成后,用戶還希望在市場上能賣的時間越長越好,節省再次開發的費用。所以工控主板的生命周期通常在5年左右。  聯智全線工控產品提供5-7年的長生命周期供貨。滿足各行業用戶的生產需要。
 
 
3. 電子元器件選料等級不同 
    計算機主板就是集成電路板,集成電路板的核心就是各種電子元器件。電子元器件的品質直接影響最終產品的質量。所以根據用途的不同,電子元器件是有詳細的登記劃分的,如人們常說的幾大類:民用級、工業級、軍品級、航空級、航天級。并且每個等級中還有小的登記劃分。 
由于商用主板與工控主板在設計使用壽命上的差別,所以在電子元器件的選擇上差別就非常大。商用主板對元器件選擇要求上一般只需滿足系統運行2到3年的使用壽命即可(3年之后大部分已經更新換代),再加上商用主板對產品的穩定性及使用環境的要求比工控主板低,故此追求的是產品的時效性,以及本身產品的市場定位,元器件的用料上普遍使用民用級產品。例如電容,商用主板都是大量使用普通的電解電容,一是出于商用市場產品的使用考慮,二是為降低主板的成本考慮。    
 工控主板采用的是高質量的貼片式的電解、鉭、陶瓷電容,即使使用的電解電容,對其品質、性能及壽命要求也遠高于商用產品。商用主板基本都是大量采用針腳式的大電解電容,因為大電解電容成本低、容值大一個可以頂多個貼片或坦電容。從性質來說,電解電容穩定性不及鉭電容、陶瓷電容高,壽命不及它們長,耐高溫程度不及它們好。貼片式電容比針腳式電容更加穩定。從價格上,鉭電容比普通的電解電容要貴,且由于鉭電容的電容量較小,使用在主板上時,需要使用更多數量的電容,單單鉭電容的成本就是電解電容的幾十倍,這也是導致工控主板比商用主板成本價格高的原因之一。 
    工控主板選料會選用經過長時間,高要求驗證元器件,用以保證產品在惡劣條件下高可靠性要求。工控主板通常會根據主板的不同等級,選擇相適應的元器件產品。如有的需要適應環境(-40℃~80℃),有的需要保證在振動環境下正常使用,有的需要抗潮濕;
 
 
4. 電子元器件供貨渠道不同 
電子元器件供貨渠道不同主要是區別聯智與普通工控主板生產廠家。  通常工控主板的產量要比商用主板的產量低的多。由于產量低、生產品種不固定,所以是無法直接向電子元器件生產廠家訂貨,只能選擇電子市場。深圳是全球最大的電子元器件集散中心,國內主要的工控主板公司及生產工廠都集中在此,正式看中了原料采購的便利性和價格便宜。但深圳市場采購的電子元器件也有弊端: 
1) 由于電子市場每批貨的來源千差萬別,產品一致性差。
2) 很多不同等級的元器件在外觀上是無法區別的,但價格確相差幾十倍,這就給不法 商人有機可鉆。產品以次充好,人為提高產品等級,芯片打磨,等造假現象嚴重。
3) 會買到庫存產品。(有些電子元器件即使不焊接使用,長期存放也會自然失效。)
 
5. 主板的PCB不同  
 圖示:PCB電路板層數說明  商用主板采用的是4層PCB設計,一般的PCB線路板分有四層,最上和最下的兩層是信號層,中間兩層是接地層和電源層,將接地和電源層放在中間。工業主板采用的是6層以上PCB線路板設計,其設計是為了加強主板的抗電磁干擾、電磁兼容能力,增強主板的穩定性等。 
 
6. CPU與主板芯片組的不同  2009年Intel成立專門為工控領域服務的嵌入式部門,至此商用電腦與工控電腦在CPU與芯片組的選擇上,完全是兩條不同的產品線。他們主要區別如下: 
1) 功耗和制程  工控主板一般選用的是低功耗的CPU,以便適應工控行業惡劣的環境應用。在Atom N270 CPU之前,Intel并沒有專門的嵌入式部門,只把工控領域作為普通的CPU應用行業。自2009年Intel正式成立嵌入式部門,意味著Intel將商用CPU和工控CPU正式分開,而且Intel對嵌入式工控領域的發展也越來越重視,相繼發布Atom N450、N2600、E3825等低功耗CPU和I3、I5、I7相應的高性能低功耗的嵌入式版CPU,以區分商用和工控用途。 
2) 線路設計  由于工控主板需要適應寬溫、寬壓的工業應用環境,工控主板對電壓的適應范圍比商用主板更寬,工控主板的電壓范圍一般在9—20V之間。對于CPU的線路布局和設計,要求更加精密。 3) 抗電磁波干擾能力不同  由于普通商用主板的市場定位和良好的使用環境,其產品一般只會做商用級的電磁兼容測試,抗電磁波干擾能力較低。  工控主板由于其針對的是工業市場,對抗電磁波干擾能力要求較高,需要通過EMI、EMC等測試和認證。這需要從兩個方面考慮,一是從主板的線路布局設計上考慮,二是從機箱選料和結構、電源、接地情況上進行考慮。 
 
7. 排產流程與檢測流程 
工控主板很多時候是根據某種應用開發出來的,可能只適應某種應用,所以它的使用量是很有限的,而商用主板是面對全民的,所以它一次性的投產可以非常大。由于產量的原因,工業主板會比商用主板的排產費用分攤高出很多。這也是造成工業主板與商用主板成本差異的一個方面。計算機主板的測試是通過T3三道測試工序:ICT、FUNTION、MANU。 
1) ICT 就是線路測試,是否有開路,短路,這個時候不加任何外設(CPU, DIMM(內存) 等治具),目的就是避免到后面funtion的時候燒壞治具。 
2) FUNTION 主要就是功能測試,會加上CPU,DIMM,等等外設,做一次開機測試,這 里會發現所有的問題,基本funtion通過就OK了。 
3) MANU 就是實測了,所有的外設全部接上,開機測試,檢測兼容性等等。  絕大多數的廠家只通過T1一道測試工序:ICT。甚至一些廠家為了節省成本連T1都沒有做,就直接將主板做銷售,將T級測試放到了用戶的身上,所以這類型的主板返修率特高(通常這些小廠的產品的服務態度非常好,有壞即換,給用戶很大的錯覺)
 
8. 尺寸規格   
商用主板目前主要采用ATX、Micro-ATX架構,隨著小型化主機的趨勢使用MINI-ITX架構的也在不斷的增加;  工控主板為了適應多種應用環境,采用集成度高,體積小,多種尺寸規格的主板,除商用主板規格外,還包括2.5寸板、3.5寸板、5寸板、半長卡、全長卡等各種規格。
 
9. 接口的支持 
商用主板,往往只能提供1-2根PCI-E插槽、2-3根PCI插槽,由于受制于PCI 規范,基本上PCI 4的驅動能力有相當大的衰減,因此大多數商用主板僅提供3根PCI槽; 工控主板,由于其設計用料的工業性,除支持PCI插槽外,同時可以支持Mini PCI-E、PC 104+ 、COM口等接口,內嵌GPIO總線,可以實現GPI,GPO功能,而且工業半長卡、全長卡能與底板配合更具擴展性支持多個ISA、PCI、MINIPCI擴展。  當然2.5 寸、3.5寸等嵌入式的主板本身規格尺寸就比較小,其擴展性就不會考慮太多。 
 
10. 使用環境
工控主板常在惡劣環境下工作(壽命期內永久開機、氣候惡劣、潮濕、振動、多塵、輻射、高溫等等),而這些環境下是商用主板無法勝任,當今商業主板大部分只能運行在安定的環境下(工作時間短、室內、常溫等等)。
 
11. 工作溫度與散熱方式 
商用主板基本只能在5℃~38℃之間的環境溫度中使用,對機構的散熱要求低,講究外觀夠炫夠酷。機構外殼,而且對CPU、南北橋和硬盤等發熱大戶,進行特殊處理,保證工控主板和整機的正常運行。很多工控機由于在惡劣的應用環境下(例如潮濕、振動、多塵、輻射、高溫等等應用環境)使用,空氣中的塵埃和鹽分,都會對主板造成腐蝕,影響主板的正常使用,因此很多工控機有必要采用無風扇的機箱結構,防止惡劣環境對系統造成傷害。但是全密封無風扇的結構,因為熱源的互相干擾,對主板的性能和穩定性的要求比較高,對機構的散熱方式和散熱效能的要求很高。
 
12. 管理性:
商用主板只提供最簡單的遠程管理(通過連接網絡,使用第3方的軟件,如REAL VNC,PC ANYWHARE等實現)。  工控主板除了可以提供類似的遠程連接管理外,還可以實現遠程無人值守的自動開關機功能??梢詫崿F系統實時運行信息的管理、記錄、發送功能。 
 
13. 客制化: 
商用主板一但生產出來就無法再針對市場需求更改,完全無用戶化的設計,用戶只能選擇通用型的主板。 在工控領域,很多工控主板可以靈活的滿足一些客戶后續的特殊需求而實現用戶的定制化,更好、更完美配合客戶的使用需求環境。 
 
14. 存儲界面   
商用主板只提供常見的存儲界面IDE和SATA;工控主板可以提供IDE、SATA、CF卡等多樣化的存儲界面。 
 
15. 保護功能   
商用主板沒有提供的任何的保護功能;  工控主板通過特殊設計,在遇到死機等異常情況,可以實現看門狗自動重新啟動、防浪涌沖擊等功能,全力的保證系統在惡劣環境的高穩定性的要求。  
 
總結  
從以上種種可以清晰了解到,工控主板從設計,用料,生產,制造都是經過嚴格的篩選和測試,保證工控用戶正常、高可靠性的使用。同時也應該了解為什么工業主板會比商用主板貴的原因。  雖然工業主板貴,但其穩定、低功耗的特點使用戶在使用過程中能極大降低其使用及維護成本,現在越來越多的用戶已經意識到工控主板的優勢,在一些對使用環境及穩定性要求比較高的場合,很多以前使用商用主板的客戶也開始改用工業主板了,因為對于一些工程項目來說,采用工業主板后,減少了后期的人工維護成本和使用成本,而且提高了系統的穩定性。

本文由嵌入式主板廠家整理發布,咨詢熱線:0755-86026005 手機熱線:13316974674
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