多少相才夠吃？顯卡供電需求全面剖析

    要分析“多少相才夠”這個問題，我們先要了解設計多相供電的目的。

    每一相核心供電的輸出功率計算方法是：“輸出電壓”乘以“輸出電流”，這里的輸出電壓等于GPU的輸入電壓或者說工作電壓，現在大部分顯卡都支持至少2種工作狀態的電壓，分別是P0高載模式和P12待機模式，有的中間還有P8輕載模式主要用于高清解碼。顯卡通過實時改變核心電壓和工作頻率，能大大降低功耗。

經典的GTX460公版各種工作模式下的功耗

    而“輸出電流”，一般的計算方法則是GPU的輸入電流除以供電相數。那么理論上，相數越多，平攤到每一相的電流就會越小。以最近比較火熱的iGame?九段GTX560Ti為例（因為其采用了模塊化供電設計，方便下文分析供電設計），這款顯卡擁有2種供電模式：插上或拔下Turbo-Kit電力套件，對應核心供電分別為12相與8相。

可以隱約看到4顆電感的Turbo-Kit空力套件

    相信不少人在看到這種設計時，心中都有個疑問：直接把12相全做在一張卡上不就完了，費這功夫？但事實是：正如文章開篇翻譯自Intel高級工程設計師Brian Forbes所說的那樣，過于龐大的供電相數，會導致“某些回路負載和升溫不均勻”。

    為什么會這樣呢？這也回到前文關于模擬/數字供電差異的描述，實際上，在前文，大家已經可以看到即便是數字供電，因為仍然采用了電容、電感等，都會存在一定的容抗、感抗。如果為每一相供電賦予一個“等效電阻”，單相中串聯的元器件越多，這個“電阻”的阻值就越大，發熱也就越大，隨之帶來的就是電源整體轉換效率的下降。

iGame?九段560Ti的供電設計理念示意圖

    iGame?九段顯卡的精妙之處，就是為處于900MHz核心提供8相供電；而在1010MHz時，提供了12相供電。因為對于大部分PWM芯片而言，供電的轉換效率最高峰是出現在輸出電流為20-30A的某一個值附近，而非出現在輸出電流最大值或低于20A的部分。因此，這款顯卡的工程師可能出于供電轉換效率最大化，也就是無用發熱最小化的考慮，選擇了8/12相的供電設計。

    那么，對于iGame?九段GTX560Ti這款顯卡的PWM芯片和外圍電路的用料設計而言，8相和12相就是其最適合的供電相數。