高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

同一颗芯片组例如INTEL Z790 PCH,主板有高中低端之分。 板厂在以不同的定位,搭配不同等级 / 数量 / 功能的硬件设计。 主板基本上就是一块PCB,上面充满各式各类大大小小的芯片,这也是其中一个反映板厂整合技术的主要部份。 各式芯片包括供电模块和控制器、PCI-E通道切换器和中继器、USB HUB / PCI-E 控制器和中继器、有线网络控制器和无线网络模块、音效编码解码器和音效放大器等等。 主板的制造成本主要来自PCB本身和这些芯片,所以一般来说顶规的芯片只会出现在高端主板上。

有的芯片比较大,最大当然要数 PCH 也就是芯片组,它也是现今主流主机板上最贵的芯片 (INTEL 官网 Z790 报价 USD 57)。 第二大的芯片类型,应该就是每块主板都需要,却在大小面积/数量上都有不同呈现的SUPERI/O芯片。 SUPER I/O 除了负责开机过程,也要负责实时监测电压和温度以及风扇管理 (转速显示) 等功能。 小小的芯片也未必便宜,大的一般都很贵。 有些高端主板更会用上额外的 EC (EMBEDDED CONTROLLER)。

近年板厂中大推 AI 设计的,应该是华硕。 华硕在Z390时代已开始弄CPU SP和AI OC,以及其他AI功能。 这些 AI 功能背后据说也依赖硬件设计,那就是 SUPER I/O、EC、MCU 等芯片。 华硕TUF GAMING Z790-PRO GAMING WIFI主板作为Z790 REFRESH,其中一个新增的重要特色,便是加入自家的TPU芯片,来支持以往TUF系列都久缺的CPU AI OC。

以下让笔者从以往的开箱文章中抽取SUPERI/O、EC、MCU等芯片的部份,看一下三大厂在这方面的顶级做法,主要针对AORUS MASTER、ROG MAXIMUS HERO、MEG ACE、VALKYRIE这个等级。

每家都有偏好的SUPERI/O芯片

AI 功能会否成为板厂展现差异化的好地方?

各家主板都至少有一颗SUPER I/O芯片,负责基本的电压监测、温度监测,和风扇管理,当然还有负责开机的程序。 主板/笔记本,可以没有南桥甚至是整颗PCH,但不能没有IO或EC,这是笔者从维修视频中学习到的知识。 一般来说,低端的主板例如H610产品线,PCB上的就只有1颗SUPER I/O。 华硕有些板子会再拉出一组RGB 4-PIN,但各家的PCB上基本上都不会有负责灯效管理的芯片,更不会有第二颗SUPERI/O或EC。

三大厂就算在H610上,也是用上大大的SUPERI/O芯片; 华擎一些H610主板倾向使用比较小的SUPER I/O。

高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

把灯效功能加进来后,负责灯效管理 (ARGB 3-PIN、RGB 4-PIN、板载灯珠等等) 的芯片就出现了。 按 NUVOTON 的介绍,那类型是 MCU (MICROCONTROLLER UNIT)。 华硕和微星爱用NUVOTON家的方案(型号不同),技嘉钟情ITE。 这种芯片比SUPERI/O小颗。

  • 微星的NUVOTON NUC126NE4AE/NUC1261NE4AE。
    • 126 常见于旧的板子,1261 则出现在新板子上。
  • 技嘉的 ITE IT5701E / ITE IT5702。
    • 高端主板例如 Z790 AORUS MASTER,同时使用 ITE IT5701E 和 ITE IT5702。
  • 华硕的AURA 32UA0/50QA0。
    • AURA 50QA0 面积更大,针脚更多又更长,主要在高阶型号上出现; AURA 32UA0 则在常见于中级和入门级型号。
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

实际上,这种芯片除了负责管理灯效,还有可能负责其他地方。 微星家的方案好像却有监测电压的功能,技嘉的方案则包含免开机更新 BIOS。

  • 微星的NUVOTON NUC126NE4AE/NUC1261NE4AE,便有监测电压的功能,在HWINFO监测软件中我们可以看到NCU126的身影。
    • 好像只会在AMD平台上加入电压检测功能,INTEL平台Z690 FORCE则没有见到HWINFO有侦测到NUC126的信息。
  • 技嘉的ITE IT5701E/ITE IT5702,应该没有负责监测电压/温度,但与支持免开机更新BIOS的功能有关。
  • 华硕的AURA 32UA0/50QA0,应该只负责灯效管理。
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
MAG X670E TOMAHAWK WIFI
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
MPG Z690 FORCE WIFI

关于 NUC126NE4AE,NUVOTON 的简介(链接) 如下:

NUC126NE4AE 为 32 位微控制器,内置Arm® Cortex-M0® 内核,速度高达72 MHz 。 主要产品特色包含内置48 MHz 高精度高速RC振盪器并支持USB传输不须外挂晶体( Crystal-less); 可调式VDDIO管脚,其接受宽电压范围为 1.8V 到 5.5V ,便于连接与VDD电压不同之外部组件,达成更弹性的设计; PWM 运行速度最高可达到144 MHz ,提供高精准度控制; 内置硬件除法器,提升软件执行速度; 此外,NUC126NE4AE 内置SPROM(Security Protection ROM),提供独立的安全加密执行区域,以保护开发者的知识产权。 NUC126系列可广泛应用于工业控制、电机控制、电表等相关应用。

NUC126NE4AE 支持 2.5V 至 5.5V 宽电压范围与 – 40 °C 至105 °C 工作温度,具128 Kbytes Flash内存、内置20 Kbytes SRAM 、4 Kbytes独立Flash作为线上系统更新 ISP ( In-System Programming ) ,同时也具备线上电路更新 ICP ( In-Circuit Programming ) , 以及在线应用程序更新 IAP ( In-Application Programming) 。 NUC126NE4AE 具备高抗干扰能力8 kV ESD (HBM ) /4 kV EFT,并内嵌丰富通讯周边,如:USB、计时器、看门狗、RTC、PDMA、 EBI 、 UART 、Smart Card interface、 SPI 、I²S、 I²C 、GPIO、高达10组通道的16位 PWM 、高达9组通道的12位 ADC 、模拟比较器、温度检测、低电压重设和欠压检测、96位 UID ( Unique Identification ) 与128位UCID ( Unique Customer Identification ) ; 提供QFN48封装。


如果以 HWINFO 监测软件所读取到的信息来看,微星、华硕和技嘉都有用上第 2 颗芯片来负责一些电压监测/ 温度监测 / 风扇转速监控的部份。 当中华硕和技嘉会在高端主板上加入额外的 EC (有点类似双 SUPER I/O),来负责电压监测、温度监测等等。 微星那边好像没有用到大大的 EC。

  • 技嘉ITE IT87952E,负责部份温度监测和部份电压监测,也有分担部份风扇管理(指定的PWM 4-PIN)。
    • IT87952E 只会在中高阶主板上出现,AORUS ELITE或以下就没有了。
  • 华硕 TPU KB3724Q D , KB3728Q D。
    • 据说华硕TPU芯片也是NOVUTON家的东西。
    • 华硕TPU芯片有两种,KB3724Q D比较小颗,常见于TUF PRO /STRIX上; KB3728Q D 非常大颗,接近 SUPER I/O 的规模,一般在 ROG 上看到。
      • 非常大的TPU芯片例如KB3728Q D,还有温度/电流/功率/时间等实时追踪功能,与华硕AI OC有关。
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
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高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

关于免开机刷 BIOS 的功能,背后依靠硬件设计支持,所以不是每一款主板都有这功能。 技嘉如上面所述,负责灯效管理的芯片ITE IT5701E/IT5702,也整合了免开机刷BIOS的功能。 这也是为什么技嘉在Z490时代已全线支持免开机刷BIOS(QFLASH-PLUS),包含Z490 UD。 华硕、华硕、微星、映泰等,都使用额外的芯片来实现免开机刷 BIOS。 这类芯片好像都没有在管风扇/电压那些。

  • 华硕 BIOSFLASHBACK AI1315-A0。
  • 微星 F75504A (504AN)。
  • 映泰 ASM1012。
高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

在风扇管理上,微星会用上额外的NUVOTON芯片来帮忙,NCT7802Y本身也是一颗硬件监测芯片。 微星一般只会在MPG CARBON和MEG上使用NCT7802Y。

高端主板上使用哪些SUPER I/O、EC、MCU元件?

简单来说,每家在电压监测、温度监测、风扇管理、灯效管理、免开机更新 BIOS 等功能上,都有自己的方案,各采用不同的芯片。 每家都有一到两套方案,分别应用在高阶系列和其他系列上。 据说要在系统内直接调电压/参数,不必重开电脑,依靠的硬件设计包含这些EC /MCU。 AI 世代我们逃也逃不掉,笔者也快失业了。 近日WCCFTECH报导(连结)技嘉将推出三款AI TOP的Z890主板,笔者估计可能也跟SUPERI/O、EC这类芯片有关。

本文灵感来源就是华硕的 TUF Z790 PRO,在加入 TPU 芯片后,便支持华硕 AI OC 了。 也许这就是末来的方向,多塞几颗/改进现有的微处理器,专门负责特定的AI功能,可能专注在超频上吧,来个AI OC摆脱INTEL OUT OF SPEC也很香。

微星在Z790 BIOS里(特定型号)也有AI TRAINING/AI PAYLOAD ENHANCE等功能; 技嘉Z790 BIOS也支持BISCUITS AI分数了。 AI 早在我们身边,增强版 AI 的 Z890 再加一百也不过份吧 (Z790 USD 699),用不用着的就不要管了。 Z890 AI SUPER IO / AI EC / AI MCU,要知道,AI 不是免费的。

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