商用主板与工控主板的主要区别-深圳联智通达科技有限公司

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来源: | 作者:id201801120009 | 发布时间: 2018-03-23 | 10527 次浏览 | 分享到:

    根据用途的不同，通常计算机主板会分为商用主板与工控主板两大类。商用主板主要面向家用及办公电脑的电脑主机使用，工控主板主要面向工业设备使用，如：自助终端设备、仪器仪表设备、车载设备、医疗电子设备、军用电子设备、航空航天设备，等；正由于这些不同的使用用途，所以商用主板与工控主板在设计上就会有比较大的不同，联智通达作为全球最大的工控主板提供商，在工控主板上也有很多独特的优势区别于常规工控主板厂商。主要体现在以下几个方面：

1. 产品设计使用寿命不同
    计算机的发展史及发展速度，基本上受控制在英特尔（Intel）公司。按照英特尔创始人戈登·摩尔在1965年提出著名的“摩尔定律”的表述：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术发展的速度。    图示：摩尔定律与1971-2011年实际发布产品的比较图    正是由于计算机速度的飞速发展，个人电脑及商用电脑通常在使用2到3年后就会更新换代。所以商用主板通常的设计使用寿命只需满足系统运行2到3年即可。在商用主板上，市场所追求的目标价值为：速度快、图形及游戏效果好、价格便宜。相比工业计算机的使用场景和用途与商用电脑有很大的不同。在工业计算机领域中，通常每一种设备都会有一个固定的工作内容和应用，在应用确定的情况下，计算机的速度及图形处理能力是可以确定下来的，并不需要不断的更新。相比速度与价格，在工业领域人们更关注的是可以长期的稳定的工作。所以工控主板通常的设计使用寿命为3到5年。联智工控产品的设计使用寿命为10年，大大高于常规工控主板设计要求。

2. 产品生命周期不同
    受“摩尔定律”的影响，商用主板每款产品的生产肯定不会超过18个月。并且只有迅速的推出新品，才能跟上商用电脑的市场，不至于被其他主板厂商所淘汰。商用主板推向市场后，仅需要搭配机箱、CPU、内存、硬盘等常规计算机配件后，迅速的就可以提供给消费者使用，中间没有时间差。相比工控主板在这点上也有非常大的差别，工控主板用户通常都会有一个最终产品开发过程，少则半年，多则1-2年。开发完成后，用户还希望在市场上能卖的时间越长越好，节省再次开发的费用。所以工控主板的生命周期通常在5年左右。联智全线工控产品提供5-7年的长生命周期供货。满足各行业用户的生产需要。

3. 电子元器件选料等级不同
    计算机主板就是集成电路板，集成电路板的核心就是各种电子元器件。电子元器件的品质直接影响最终产品的质量。所以根据用途的不同，电子元器件是有详细的登记划分的，如人们常说的几大类：民用级、工业级、军品级、航空级、航天级。并且每个等级中还有小的登记划分。
由于商用主板与工控主板在设计使用寿命上的差别，所以在电子元器件的选择上差别就非常大。商用主板对元器件选择要求上一般只需满足系统运行2到3年的使用寿命即可（3年之后大部分已经更新换代），再加上商用主板对产品的稳定性及使用环境的要求比工控主板低，故此追求的是产品的时效性，以及本身产品的市场定位，元器件的用料上普遍使用民用级产品。例如电容，商用主板都是大量使用普通的电解电容，一是出于商用市场产品的使用考虑，二是为降低主板的成本考虑。
工控主板采用的是高质量的贴片式的电解、钽、陶瓷电容，即使使用的电解电容，对其品质、性能及寿命要求也远高于商用产品。商用主板基本都是大量采用针脚式的大电解电容，因为大电解电容成本低、容值大一个可以顶多个贴片或坦电容。从性质来说，电解电容稳定性不及钽电容、陶瓷电容高，寿命不及它们长，耐高温程度不及它们好。贴片式电容比针脚式电容更加稳定。从价格上，钽电容比普通的电解电容要贵，且由于钽电容的电容量较小，使用在主板上时，需要使用更多数量的电容，单单钽电容的成本就是电解电容的几十倍，这也是导致工控主板比商用主板成本价格高的原因之一。
    工控主板选料会选用经过长时间，高要求验证元器件，用以保证产品在恶劣条件下高可靠性要求。工控主板通常会根据主板的不同等级，选择相适应的元器件产品。如有的需要适应环境（-40℃~80℃），有的需要保证在振动环境下正常使用，有的需要抗潮湿；

4. 电子元器件供货渠道不同
电子元器件供货渠道不同主要是区别联智与普通工控主板生产厂家。通常工控主板的产量要比商用主板的产量低的多。由于产量低、生产品种不固定，所以是无法直接向电子元器件生产厂家订货，只能选择电子市场。深圳是全球最大的电子元器件集散中心，国内主要的工控主板公司及生产工厂都集中在此，正式看中了原料采购的便利性和价格便宜。但深圳市场采购的电子元器件也有弊端：
1) 由于电子市场每批货的来源千差万别，产品一致性差。
2) 很多不同等级的元器件在外观上是无法区别的，但价格确相差几十倍，这就给不法商人有机可钻。产品以次充好，人为提高产品等级，芯片打磨，等造假现象严重。
3) 会买到库存产品。（有些电子元器件即使不焊接使用，长期存放也会自然失效。）

5. 主板的PCB不同
图示：PCB电路板层数说明商用主板采用的是4层PCB设计，一般的PCB线路板分有四层，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层，将接地和电源层放在中间。工业主板采用的是6层以上PCB线路板设计，其设计是为了加强主板的抗电磁干扰、电磁兼容能力，增强主板的稳定性等。

6. CPU与主板芯片组的不同 2009年Intel成立专门为工控领域服务的嵌入式部门，至此商用电脑与工控电脑在CPU与芯片组的选择上，完全是两条不同的产品线。他们主要区别如下：
1) 功耗和制程工控主板一般选用的是低功耗的CPU，以便适应工控行业恶劣的环境应用。在Atom N270 CPU之前，Intel并没有专门的嵌入式部门，只把工控领域作为普通的CPU应用行业。自2009年Intel正式成立嵌入式部门，意味着Intel将商用CPU和工控CPU正式分开，而且Intel对嵌入式工控领域的发展也越来越重视，相继发布Atom N450、N2600、E3825等低功耗CPU和I3、I5、I7相应的高性能低功耗的嵌入式版CPU，以区分商用和工控用途。
2) 线路设计由于工控主板需要适应宽温、宽压的工业应用环境，工控主板对电压的适应范围比商用主板更宽，工控主板的电压范围一般在9—20V之间。对于CPU的线路布局和设计，要求更加精密。 3) 抗电磁波干扰能力不同由于普通商用主板的市场定位和良好的使用环境，其产品一般只会做商用级的电磁兼容测试，抗电磁波干扰能力较低。工控主板由于其针对的是工业市场，对抗电磁波干扰能力要求较高，需要通过EMI、EMC等测试和认证。这需要从两个方面考虑，一是从主板的线路布局设计上考虑，二是从机箱选料和结构、电源、接地情况上进行考虑。

7. 排产流程与检测流程
工控主板很多时候是根据某种应用开发出来的，可能只适应某种应用，所以它的使用量是很有限的，而商用主板是面对全民的，所以它一次性的投产可以非常大。由于产量的原因，工业主板会比商用主板的排产费用分摊高出很多。这也是造成工业主板与商用主板成本差异的一个方面。计算机主板的测试是通过T3三道测试工序：ICT、FUNTION、MANU。
1) ICT 就是线路测试，是否有开路，短路，这个时候不加任何外设（CPU, DIMM(内存) 等治具），目的就是避免到后面funtion的时候烧坏治具。
2) FUNTION 主要就是功能测试，会加上CPU,DIMM,等等外设，做一次开机测试，这里会发现所有的问题，基本funtion通过就OK了。
3) MANU 就是实测了，所有的外设全部接上，开机测试，检测兼容性等等。绝大多数的厂家只通过T1一道测试工序：ICT。甚至一些厂家为了节省成本连T1都没有做，就直接将主板做销售，将T级测试放到了用户的身上，所以这类型的主板返修率特高（通常这些小厂的产品的服务态度非常好，有坏即换，给用户很大的错觉）

8. 尺寸规格
商用主板目前主要采用ATX、Micro-ATX架构，随着小型化主机的趋势使用MINI-ITX架构的也在不断的增加；工控主板为了适应多种应用环境，采用集成度高，体积小，多种尺寸规格的主板，除商用主板规格外，还包括2.5寸板、3.5寸板、5寸板、半长卡、全长卡等各种规格。

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 规范，基本上PCI 4的驱动能力有相当大的衰减，因此大多数商用主板仅提供3根PCI槽；工控主板，由于其设计用料的工业性，除支持PCI插槽外，同时可以支持Mini PCI-E、PC 104+ 、COM口等接口，内嵌GPIO总线，可以实现GPI，GPO功能，而且工业半长卡、全长卡能与底板配合更具扩展性支持多个ISA、PCI、MINIPCI扩展。当然2.5 寸、3.5寸等嵌入式的主板本身规格尺寸就比较小，其扩展性就不会考虑太多。

10. 使用环境
工控主板常在恶劣环境下工作（寿命期内永久开机、气候恶劣、潮湿、振动、多尘、辐射、高温等等），而这些环境下是商用主板无法胜任，当今商业主板大部分只能运行在安定的环境下（工作时间短、室内、常温等等）。

11. 工作温度与散热方式
商用主板基本只能在5℃~38℃之间的环境温度中使用，对机构的散热要求低，讲究外观够炫够酷。机构外壳，而且对CPU、南北桥和硬盘等发热大户，进行特殊处理，保证工控主板和整机的正常运行。很多工控机由于在恶劣的应用环境下（例如潮湿、振动、多尘、辐射、高温等等应用环境）使用，空气中的尘埃和盐分，都会对主板造成腐蚀，影响主板的正常使用，因此很多工控机有必要采用无风扇的机箱结构，防止恶劣环境对系统造成伤害。但是全密封无风扇的结构，因为热源的互相干扰，对主板的性能和稳定性的要求比较高，对机构的散热方式和散热效能的要求很高。

12. 管理性：
商用主板只提供最简单的远程管理（通过连接网络，使用第3方的软件，如REAL VNC，PC ANYWHARE等实现）。工控主板除了可以提供类似的远程连接管理外，还可以实现远程无人值守的自动开关机功能。可以实现系统实时运行信息的管理、记录、发送功能。

13. 客制化：
商用主板一但生产出来就无法再针对市场需求更改，完全无用户化的设计，用户只能选择通用型的主板。在工控领域，很多工控主板可以灵活的满足一些客户后续的特殊需求而实现用户的定制化，更好、更完美配合客户的使用需求环境。

14. 存储界面
商用主板只提供常见的存储界面IDE和SATA；工控主板可以提供IDE、SATA、CF卡等多样化的存储界面。

15. 保护功能
商用主板没有提供的任何的保护功能；工控主板通过特殊设计，在遇到死机等异常情况，可以实现看门狗自动重新启动、防浪涌冲击等功能，全力的保证系统在恶劣环境的高稳定性的要求。

总结
从以上种种可以清晰了解到，工控主板从设计，用料，生产，制造都是经过严格的筛选和测试，保证工控用户正常、高可靠性的使用。同时也应该了解为什么工业主板会比商用主板贵的原因。虽然工业主板贵，但其稳定、低功耗的特点使用户在使用过程中能极大降低其使用及维护成本，现在越来越多的用户已经意识到工控主板的优势，在一些对使用环境及稳定性要求比较高的场合，很多以前使用商用主板的客户也开始改用工业主板了，因为对于一些工程项目来说，采用工业主板后，减少了后期的人工维护成本和使用成本，而且提高了系统的稳定性。

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