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鉭電容知識介紹

2020-07-16 19:02:37
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供稿:網友
一、鉭電容的前世今生
  日本在鋁電容的生產設計上美譽度很高,三洋、CHEMI-CON等都是執行業牛耳的大牌子,在板卡發燒友中如雷貫耳。說到這里大家奇怪一般來說電子工業最強的國家是美國啊,為何美國在鋁電容領域內卻沒有建樹呢?其實不然,美國國內兩大電容品牌KEMET和AVX(現在被日本KYOCERA收購)已沒有鋁電解電容生產線,其電解電容生產線上的產品基本是鉭電容。

☆ 小常識:“鉭”的個人簡介
鉭――一種略帶藍色的戰略金屬,英文名叫TANTALUM,具有2900度以上的熔點(僅次于鎢和錸)和6.5的莫氏硬度(鉆石是10)以及令人難以置信的耐酸堿性(王水對其都沒用,而黃金碰到王水都會融化),以上特性給鉭帶來了難以加工的壞名聲,不過其極高的介電常數(27是鋁的4倍以上)和燒結后的海綿狀態以及超穩定狀態卻讓電子元件生產廠商忍受千難萬苦也要把它應用在電容上,最終裝備到軍用電子設備中。
 美國的軍事工業異常發達,是世界最大的軍火出口商,只要你有興趣打開那些軍用電子設備無一例外都可以看到上面布滿了大大小小黃色的鉭電容(有趣的是美國的鉭電容外殼都用黃色,而日本等則喜歡用黑色,鉭電容外殼的顏色和性能無關。另外一些用于高溫處的鉭電容,由于要經歷150度以上的熏烤,因此黃色的外殼可能會被熏黑,所以干脆涂成黑色)。



顯卡上的鉆石 產品經理掙扎采購鉭電容
顏色不重要 只是各有喜好
世界上鉭金屬的產量一半被用在鉭電容的生產上,美國的國防部后勤署則是鉭金屬最大的擁有者,KEMET這個世界上最大的鉭電容制造者則是鉭電容的發明者之一,它與上世紀五十年代研制出了這種電容,其初始動機是開發一種可靠、體積小、容量大的產品來替代戰斗機火控雷達內不可靠的鋁電容。
○ 鉭電容的BT檢測方法
打開KEMET的鉭電容產品手冊竟然可以看到其民用產品都需要過最嚴苛的美軍標,我給大家隨便列舉其中一個測試,是關于震動的:MIL-STD-202 方法213,條件1,在100G的沖擊下保持電容ESR/損耗角和漏電流初始狀態。我的天,這種條件只有導彈、炸彈能碰到。

顯卡的故事:顯卡PM談一次鉭電容的選購
與導彈雷同的經歷――鉭電容測試

● 鉭聚合物電容――想說愛您不容易
“要在一系列顯卡上全部采用鉭聚合物電容?”老板問我的時候眼睜的像銅鈴一樣大,恨不得一口吃了我,是啊每顆價格按照 1美元算,一片低端顯卡平均用6到8顆以上,9600、3850上搞不好還要十五顆以上,光這些主電容費用就要100元以上,而現在 ATI/NV 公版上才幾顆鋁聚合物電容,普通廠商的很多所謂非公版都用普通鋁電解電容替代,一個板子上所有主電容加起來還不到1元錢。



顯卡的故事:顯卡PM談一次鉭電容的選購
一顆成本1美元以上 你想用幾顆?
眾所周知現在顯卡只剩下價格戰,現在一片普通顯卡從出廠到最終銷售的全部利潤可能才有50元,100元意味著什么?在這個能省一顆元件老板獎勵設計人員的時代我的想法可謂太不入流,說我天方夜譚也可以理解。消費者也未必買賬,在這個同質化的年代誰在乎幾顆電容啊,便宜就好,與其用那么好的電容還不如換個漂亮的風扇給人感覺好呢!
● 左右為難 鉭電容和顯卡產業的小秘密
另外如果顯卡全部用鉭聚合物電容還會面臨一個巨大的難題那就是備貨,行外人士不會理解這個問題。一般的鋁電容(包括鋁聚合物電容)和鉭電容生產廠商遍布世界各地,但能生產鉭聚合物電容的全世界不多于10家,而且這十家主要在美國和日本,由于產量?。ㄖ挥衅胀ㄣg二氧化錳電容的百分之一),價格昂貴(是普通鉭二氧化錳電容的10倍)所以生產廠商都是在你下單后生產,交貨期長達數月。

顯卡的故事:顯卡PM談一次鉭電容的選購
鉭電容的生產周期讓快速更新換代的顯卡產業碰壁
而一般顯卡芯片可能壽命期也只有數月,換句話說我電容可能還沒到貨安裝到顯卡上,顯卡都淘汰了,對于我們來說如果用鉭聚合物電容簡直和賭博無異。不過鉭聚合物電容的特性太誘人,讓人無法自拔。
1、 漏電流少:同樣陰極是聚合物(PEDT/PPY等)鉭聚合物電容的漏電流只有鋁聚合物電容的幾分之一左右,以著名的三洋OSCON的SVP產品為例,其4V 33UF的4SVP33M漏電流(LC)為66UA而同規格鉭聚合物電容一般僅為12UA 左右,這代表顯卡如果用鉭聚合物電容濾波會更干凈,漏電流導致的脈沖會小。


2、損耗角?。哼€是拿4SVP33M為例,其損耗角是0.15,而同規格鉭聚合物電容的DF(損耗角)則為0.08。0.15與0.08間差了0.10、0.12兩個數量級,損耗角小表示電容發熱會小很多,有利于提高電容壽命和增加顯卡穩定性。


顯卡上的鉆石 產品經理掙扎采購鉭電容

3、失效率低:失效率就是每工作一定時間電容可能會失效一次,注意是失效一次,而不是從此出故障了需要修理才能繼續或直接壞掉。鉭聚合物電容由于都是樹脂封裝,外加多層銀和石墨陰極鍍層和鉭導線所以電容失效率遠小于容易進入濕氣和被腐蝕的鋁聚合物電容,在美軍的一次試驗中AVX和KEMET的鉭聚合物電容在模擬運行了1000000小時中才出現一次失效,也就是說你想碰到一次鉭聚合物電容失效要等110多年,所以山姆的關鍵性電子設備都采用它是有道理的。
4、與鉭二氧化錳電容相比鉭聚合物電容的ESR 極 低,而且不會爆炸,可以說其是顯卡上性能最好的電解電容,我個人從發燒友的角度來說確實喜歡。另外現在各顯卡品牌同質化非常嚴重,各家爭先恐后已降低成本 為第一要素,最多在風扇上做文章,可是我始終認為顯卡風扇對于提高顯卡的性能非常有限,如果一片顯卡連電路都設計不好配備再好的風扇可能也無法穩定運行乃 至超頻了。
有的發 燒友對此非常無奈,但是苦于沒有真正發燒的產品,因此如果我能夠反其道行至從發燒友最需要的辦卡設計以及用料來考慮搞不好能讓品牌另劈一片天地。再加上鉭 電容外觀和鋁電容差別很大,可以在賣場讓消費者一眼認出,做到萬花叢中一點綠的效果,雖然價格對普通玩家來說可能過高,但個別富裕發燒友可能會買賬。
如果單純憑低成本,同德等廠不知道比我們領先多少,反正橫豎是拼還不如另外開拓一個領域也許還能走的遠點。再從成本上說,雖然鉭聚合物電容價格昂貴,但是由于其優秀的性能可以降低顯卡的返修率,當銷量增大時返修率每降低一個百分點,就可以讓整體成本下降不少,從顯卡全壽命期費用來看,用好電容還是可以接受的。
以上幾點我象蒼蠅一樣整天在老板和同事前念叨,終于打動了他們,真是出乎意料,事后總結可能他們被我說煩了,不過更大的可能性是他們也在發燒。看來我們老 板喜歡打牌也是好事,打牌的人總有瘋狂的時候。不過他在瘋狂之余還是讓我們找幾個個電容廠商好好壓價,這事我們采購小張愛干。
○ 全球鉭電容三巨頭點評
  在接下來的幾周時間里大家都是 在無休止的供需見面會中度過,說無休止那是夸張,因為鉭聚合物電容的供應商主要也就三家:KEMET、AVX、三洋,不過這三家廠商可是大爺,因為他們都 是行業內巨頭,技術又很領先,所以談判過程很艱難。先說KEMET吧,他最近才把德國的鉭電容巨頭愛普克斯買下來,可以說在歐美它幾乎通吃了所有鉭聚合物 電容的份額。
再加上人家是鉭電容的發明者,產品種類特別齊全,指標非常的高,其最高檔產品的最低ESR能低到4毫歐姆,這是單顆電解電容公認的極限,所以KEMET的報價是相當的高,2.5V 330UF(ESR9毫歐姆)的產品報價超過1美元不少。
SANYO的POSCAP系列鉭聚合物電容也有優勢,首先因為NV的最高端顯卡也有用到少量的POSCAP(如9800系列中混合使用了鉭和鋁聚合物電 容)所以SANYO在國內是有備貨的(以便能迅速交給NV 98系列公版的代工廠FOXCONN),因此我們如果訂貨其交貨會比較迅速,大概只要等一個多月。其次三洋的價格比KEMET還是要低不少,同上規格的每 顆電容是要低于1美元的。雖然其ESR和其它指標要高于KEMET的產品,但是用在顯卡上也是夠了。
還有個競爭對手是AVX,它的實力不可謂不強,比如其在正常的鉭二氧化錳電容市場中幾乎占據了半壁江山,它的多重陽極鉭二氧化錳電容ESR值之低幾乎可以 媲美鉭聚合物電容,達到和三洋鋁聚合物電容SVP的水準。不過由于鉭二氧化錳電容易爆以及不耐瞬間大電流的特性,所以雖然其價格便宜也不在考慮范圍內,我 不想以后再因為電容有問題被顯卡消費者退貨(看來耕升的噩夢還在影響著我)。
AVX價格貴、規格低 淘汰出局
AVX的鉭聚合物電容卻不太強,產品只有一個TCJ系列,性能更是一般,最低的ESR都超過40毫歐姆,最大耐受鏈波電流值只有1安培左右。而它的同胞 KEMET,最低ESR只有4毫歐姆,最大耐受鏈波電流值高達7安培,可謂相距甚遠,如果我們在顯卡上用的鉭聚合物電容指標比鋁聚合物電容還低發燒友會買 賬么?因此AVX在我們的候選名單上率先出局。


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