内存是怎样炼成？内存工程师研发手记

    [泡泡网内存频道3月13日] 说起内存，可能很多玩家都觉得无所谓。内存只要可以用就行了，谁管它怎么样？实际上这样的想法是比较偏颇的。比如游戏玩家，往往长时间、高负荷运行计算机，对计算机整机性能特别是内存要求非常苛刻。可能很多玩家都感受过在正常的游戏中电脑突然蓝屏死机，或者长时间辛苦打怪物，眼看就要胜利了，结果突然游戏崩溃、甚至直接重启，之前的心血化为泡影，这是多么令人郁闷的一件事情啊。

    我们将问题重新拉回内存上来，在游戏中，内存在容量达到一定限度后，不会再成为性能的约束瓶颈。其重点关注的方向应该转向稳定性方面。之所以这样说，原因大家都很清楚。内存的作为数据的中转站，只要有足够的带宽满足CPU的需求即可。目前内存多以双通道形式出现，其能够提供的总带宽已经超出了CPU前端总线的需求。因此，在内存测试中，双通道DDR2 800相比双通道DDR2 1066，游戏帧数并不会有明显上升。

◎ 金泰克资深工程师代涛研发手记节选（一）：从设计开始保证

    我们都知道，游戏迷们在玩起一款经典的游戏的时候，经常会“加班加点”的长时间使用电脑，有的人为了冲级，还和朋友轮流在线努力。面对这种情况，我们需要保证内存在这个过程中不出错。这就决定了我们要对开发我们的游戏内存的基础是定在以稳定为主基调。

    和所有的物品一样，在设计之初就明确目标，从原料开始就精挑细选保证产品质量是非常重要的。那么作为专业人士，如何保证游戏内存的稳定性？经过长时间的试验以及多年积累的经验指导——“要稳定从原料抓起”，我们就首先要保住原料的品质，在IC颗粒的选取， PCB的挑选，被动元件的品质以及SPD的优化上下足功夫。

● 原料很重要，选择出色的原料确保产品品质

    元件是保证稳定性的基础。对于内存来说，或许我们更为关注它的颗粒。但是在专业工程师的眼中，颗粒只是内存研发的一部分因素，对于玩家往往忽视的PCB基板、散热设计以及焊接技术、接口镀层技术等，金泰克资深工程师都有独到的方面。

◎ 金泰克资深工程师代涛研发手记节选（二）：选择最出色的原料确保产品稳定性

    在设计端，我们就首先要保住原料的品质， 其中就包含了：IC颗粒的选取， PCB的挑选，被动元件的品质和SPD的优化。

    IC颗粒的选取: 由于上游颗粒厂在生产过程中，必然会有部分品质优良和一般及不合格品的产生，采用不同品质的颗粒对成品后的内存，有着决定性的作用，我们在设计的时候就对颗粒进行了精心的选择。 从生产端的品牌上，主要有以下几家的DRAM IC颗粒: 镁光、三星、现代、尔必达、南亚、茂德、力晶、奇梦达。在考虑以上厂家的技术先进性和生产基地的情况下，我们锁定了以下几家: 镁光、三星、现代、尔必达做为我们的设计IC首选。我们分别联系以上原厂的工程技术人员进行技术沟通，并取得样品。

    在取得样品之后，我们立刻进入测试和产品验证阶段。在这个阶段需要对IC颗粒进行大量的细致的测试。比如高频稳定性、发热量、性能表现，均一性表现等。在高频稳定性方面，很多玩家都喜欢超频冲击极限，在超频过程中达到了较高的频率，或者能够正常运行游戏，就认为超频成功了。实际上并不是这样。在内存的测试中，有时虽然超频到极限的内存可以进入Windows，甚至可以跑完Super Pi，但并不证明内存本身在这个频率下能够稳定运行。因为在高频运行状态下，内存在测试中即使没有通过电气性能检测，但在PC平台上也有可能稳定运行。比如内存的波形已经偶尔出现比较严重失真变形，但依旧可以依靠平台较强的纠错和抗干扰能力运行下去。但这种情况在金泰克是不允许出现的，因为它有可能导致用户的PC出现稳定性故障。因此，在设计中为了保证一部分动手能力强的用户对性能的渴求，我们特别预留了比较宽泛的超频空间，在一定的空间内，内存本身的的素质还是能满足超频的需要，至于内存颗粒更高、更为极限的情况，我们留给玩家去探索。

    除了上述情况之外，为保证内存IC颗粒的稳定性，我们对每一批颗粒都进行抽检检测。只要出现一次抽检不合格现象，那么整批IC颗粒就退回上游厂商。一开始上游厂商最这种做法提出质疑，因为这批颗粒都可以在额定状态下稳定运行，为了给玩家留出更为宽泛的空间和更为稳定的使用体验，我们提高了IC颗粒的采购价格，要求上游厂商供给给位出色的颗粒以通过金泰克严格的测试。

    PCB的挑选：现在好的PCB有八层和六层的区别，主要是在设计的时候八层板有利于布线，有较宽于的设计空间，可以减少设计中由于密集的布线带来的干扰，有利于成品的稳定工作。在生产中，也有由于不同的生产厂家对品质的控制的能力的不同而出现品质上的差别。

    现在市场中主要内存的PCB生产厂都在台湾，我们经过样品的试做和长期的合作中，最后选取了台湾的某业界大厂做为我们的合作和生产商。

    PCB的优良和低劣，从外观上我们无法分辨。但在我们的眼中，借助一些专业的进口测试设备可以清晰的看出PCB的优劣质量。最常用最直观、也是最容易理解的方式就是切片观察。从切片中，我们可以清晰看出PCB的每一层的铜箔的厚度、通空直径的大小、盲孔的连接、孔中毛刺的高度等数据，从而判断出PCB的好坏。

图：50倍率下照片，可以看见PCB内部的金属层，这是一个六层PCB的切面图

图：这是PCB切片放大100倍率的照片。用于观察PCB的金属层的均匀性和毛刺情况。

图：200倍率下通孔照片，可见金属层比较光滑，通孔工艺也很出色。

    PCB的基板都是采用环氧塑脂板。铜板都选用的99。999%的无氧纯铜。高档和低档PCB的区别在生产工艺上，也就是厂家在对通孔和盲孔的沉铜的控制上，好的通孔和盲孔的沉铜壁的厚度要满足JEDEC的高频标准，孔内的毛刺的大小和高度等要尽量要少和低。敷铜板上的镀镍层的厚度，以及它们之间的粘着性的强度都决定了好的PCB和质量差的区别。

    从我们对PCB的切片上我们可以看见PCB层于层之间的通孔的连接，以及每一层的铜薄层都很均匀没有出现毛次等问题，并且每层的厚度都满足JEDEC标准中高频率内存的要求。

    一些做工不好，工艺控制不好的PCB生产厂生产出来的PCB，在最初出厂的时候使用上都没什么问题，但随着时间的推移，通孔沉铜工艺控制不好的厂，生产的PCB的通孔在长时间的通电的情况下，电流经过该处，引起发热、氧化，就很容易出现断裂，从而引起产品的不良，这就是部分内存在开始使用的时候很不错。 但长期时候后电脑出现死机、蓝屏的原因之一。

    综上所述，PCB对客户的使用中都起着关键的作用。对每一批PCB，我们均作出如此的切片检查，保证PCB的质量稳定可靠。

    电路设计和PCB设计：正常情况下，DDR2 的PCB都采用六层板设计的，而为了稳定和超频性，采用八层板就是更好的选择，由于多了两层铜箔面，工程师在设计的时候，走线就相对容易很多，在考虑干扰，散热等等因素的时候，就更容易处理，最后设计出来的东西，也就相对六层的PCB在使用中，电气性能要好很多。

    但为了保证性能的提升，八成PCB在制作、生产的时候，工艺的控制和制作的难度就加大了很多，从而造成了生产成本的提升，八层板相对六层板来说，成本就提高了 20-30% 。

图：此图是DDR3的PCB的，未贴装颗粒和元件前的表面层。

    热稳定性设计：我们知道，电子产品的损坏实际上热损坏，也就是电子的迁移过程中，引起产品发热，最后导致电子不可还原性，而引起产品损坏。并且热稳定性，在产品正常长时间使用中也占有很重要的地位，我们知道，电子产品的工作温度是有一定的限制的，电子产品在25℃左右是工作最稳定的。而我们的内存在使用的时候由于大量的数据的交换，会引起IC颗粒的温度迅速上升，如果单靠IC颗粒表面的空气的对流来散热，不能很快的将热量散发出去。如果我们能增加IC表面的散热面积的话，就很容易将IC颗粒表面的热量散发出去了。

    为此，我们在设计游戏内存的时候，为我们的内存增加了纯铝的散热片，帮助内存散去多余的热量。根据我们的测试，内存在没增加散热片的时候，IC颗粒表面的温度高达 56℃， 而加上我们专用的散热片后，温度降到 44-50℃之间。根据我们工程大量的试验的结果可以减少死机50%的机会。

    焊接原料和SPD调教：由于现在世界都在推行环保，为响应这个对地球有保护做用的措施，我们公司所有的产品均采用了无铅的工艺进行生产。从锡膏的采用，到包装材料的运用都采用的是环保料。 而这些环保料的选取，相比比不采用环保料在生产成本上提高30%。内存的原材料，从锡膏、 被动元件(电阻，电容) 、IC颗粒、PCB 以及生产过程中，都采用的是无铅的材料。 

    内存的SPD调教方面，SPD的编写过程都是经过不同IC的参数设置根据国际JEDEC标准进行编写的。在内存里机CL越高则表示延迟时间越久，同频率的内存CL值越低就表示性能越好。比如说：DDR2 800的产品中: CL为: 4-4-4的就比 CL:5-5-5的更好。不过内存实际参数要比我们通常说的CL值或者BIOS中调节的值多得多，怎样在这些数据中取得最优异的成绩是各个厂家的技术机密。我们在这方面也有独到之处，在本文中就不详加表述了。

● 检测，绝对不允许任何不合格产品上市

    内存的检测一向是玩家们不太熟悉的方面。一款内存上市之前的检测需要哪些步骤？都要做哪些工作？金泰克的工程师又是怎么做的呢？

◎ 金泰克资深工程师代涛研发手记节选（三）：比较独特的最严格检测

    对于我们的内存检测，我是持矛盾态度的。检测过于严格，意味着报废品过多，成本上升，老板看到财务报表肯定不太高兴，对我的工作业绩也有比较大的影响。但是如果检测稍微放松，或者和普条一样检测，那么意味着玩家的更多的金钱付出没有得到效益，对整个产品品牌也有影响。在这种情况下，金泰克还是决定启用最严格的检测方案来保证产品的质量。

    通常情况下，内存的检测步骤分别是先进性外观测试，接下来是品质测试，最后才是兼容性测试。我们先从最普通的方法说起。

    外观检查：工厂通过AOI的设备,对少料,缺料的内存捡出。

    品质测试：品质测试，稳定性测试，电气性能测试。软件除了一些测试电气性能的仪器和专业的平台外，在模拟平台上使用了为比较流行的MEMTEST测试软件

    兼容性测试：兼容性的测试主要是进行上机测试，主要通过一些专业测试软件进行测试分析。除了这些专业性软件外，为了模拟用户真实的使用环境，对一些运算量较大的游戏、软件，像《优品飞车》、《3DMark》系列等都必须验证通过（值得一提的是《魔兽争霸》对内存非常敏感，是玩家检测兼容比较方便的游戏）。主板的品牌则囊括了目前市场上几乎所有热卖和流通品牌，如华硕、技嘉、微星、映泰、顶星、昂达、双敏、磐正、磐英、盈通、华擎等各品牌主板。

    兼容性测试实验室中使用最多的是比较专业的测试软件GOLDMEMORY，同时它也是多通道内存配对兼容性的测试软件。金泰克在兼容性方面有着比较深厚的功底，长期浸淫于专业内存领域，取得了极为丰富的内存兼容性经验。特别是我们建立了内存专业兼容性和双通道搭配兼容性的实验室，购买大量主板用于兼容性测试，同时也建立了低温和高温实验室用于内存拷机测试。

    其他测试：另外有特殊开发的测试软件,对产品在以上主板上进行严格的烧机测试。来保证产品的品质。QA还会每批次都抽出一部分来,对该数量的产品进行长时间的老化、烧机测试。老化测试是《3DMark》和《GOLDMEMRY》这两款测试软件。

    除此之外，每家MODULE厂会自己开发专用的测试软件来测试内存,我们公司就开发的有综合《MEMETEST》和《RST PRO》的特性的专用测试卡来测试内存。

    金泰克从2007年底就开始筹划游戏版内存工作，包括建立相应的测试实验室，以及整个产品的规划等花费了接近100万元人民币之多。从游戏版内存立项开始，金泰克先后走过了如下流程：产品设计的要求→设计PCB(根据IC) →生产打样PCB→颗粒采购→样品制作→工程测试,分析→修改设计方案→再次打样板→工程分析→测试样品→品质部测试→老化样品→样品验证OK→小批量投入生产→QC大规模的测试→工程分析QC测试报告→大批量生产→工程,QC,QA跟进测试、分析→市场宣传→产品销售

    以上总计20个步骤，耗费时间从2007年11月计算，至今1年零4个月，金泰克投入巨资打造游戏版内存。

    至此，一款游戏版内存研发完成。

    编后语：由于部分内容比较敏感（设计厂商机密），本文只是节选了一部分工程师的研发手记并加以整理。为了方便大家阅读，我们加入了一些文字用于串联整个文章和思路。玩家可以看出，正规厂商的内存产品从研发开始到最后销售，耗费时间之多，研发费用之大，令人难以想象。在市场为导向，玩家为导向的今天，金泰克这种扎下心来研发内容，真真实实为消费者提供高品质产品的精神值得我们敬佩。目前，金泰克的游戏版内存已经全面铺开，等待上市中。■<