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工控主板與商用主板的全麵對比――智慧星
關鍵詞：超低功耗 無風扇 嵌入式 工控主板 工控機 商用主板 鉭電容電解電容 耐高溫 CPU
在zai我wo們men的de工gong作zuo和he生sheng活huo中zhong，很hen多duo人ren會hui接jie觸chu到dao商shang用yong主zhu板ban和he工gong控kong主zhu板ban，很hen多duo人ren問wen到dao商shang用yong主zhu板ban和he工gong控kong主zhu板ban有you什shen麼me區qu別bie？工gong控kong主zhu板ban到dao底di有you什shen麼me好hao？好hao在zai哪na裏li？為wei什shen麼me工gong控kong主zhu板ban的de價jia格ge比bi商shang用yong主zhu板ban高gao？本ben文wen對dui商shang用yong主zhu板ban和he工gong控kong主zhu板ban做zuo一yi個ge詳xiang細xi的de對dui比bi，具ju體ti介jie紹shao兩liang者zhe間jian的de區qu別bie。
1．主板元器件的用料與設計：
商用主板：
商(shang)用(yong)主(zhu)板(ban)由(you)於(yu)其(qi)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)速(su)度(du)比(bi)較(jiao)快(kuai)，且(qie)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)及(ji)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)的(de)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)低(di)，故(gu)此(ci)追(zhui)求(qiu)的(de)是(shi)產(chan)品(pin)的(de)時(shi)效(xiao)性(xing)，以(yi)及(ji)本(ben)身(shen)產(chan)品(pin)的(de)市(shi)場(chang)定(ding)位(wei)，對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)選(xuan)擇(ze)要(yao)求(qiu)上(shang)一(yi)般(ban)隻(zhi)需(xu)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)2到3年的使用壽命即可（3年之後大部分已經更新換代了），元yuan器qi件jian的de用yong料liao上shang使shi用yong普pu通tong級ji別bie的de就jiu可ke以yi了le。例li如ru電dian容rong，商shang用yong主zhu板ban都dou是shi大da量liang使shi用yong普pu通tong的de電dian解jie電dian容rong，一yi是shi出chu於yu商shang用yong市shi場chang產chan品pin的de使shi用yong考kao慮lv，二er是shi為wei降jiang低di主zhu板ban的de成cheng本ben考kao慮lv。
工控主板：
1）工控主板的元器件
gongkongzhubanxuanliaohuixuanyongjingguochangshijian，gaoyaoqiuyanzhengyuanqijian，yongyibaozhengchanpinzaielietiaojianxiagaokekaoxingyaoqiu。lirugongkongzhubandeyuanqijianxuyaoshiyingkuanwenhuanjing（-20℃~60℃），保證在惡劣環境下（壽命期內永久開機、氣候惡劣、潮濕、振動、多塵、輻射、高溫等等）正常工作；主板元器件需要耐高溫、抗潮濕等等。
2）工控主板的電容
工控主板采用的是高質量的貼片式的電解、鉭、陶瓷電容 ，即使使用的電解電容，對其品質、性能及壽命要求也遠高於商用產品。商用主板基本都是大量采用針腳式的大電解電容 ，因為大電解電容成本低、容值大一個可以頂多個貼片或坦電容。從性質來說，電解電容穩定性不及鉭電容、taocidianronggao，shoumingbujitamenchang，naigaowenchengdubujitamenhao。tiepianshidianrongbizhenjiaoshidianronggengjiawending。congjiageshang，tandianrongbiputongdedianjiedianrongyaogui，qieyouyutandianrongdedianrongliangjiaoxiao，shiyongzaizhubanshangshi，xuyaoshiyonggengduoshuliangdedianrong，dandantandianrongdechengbenjiushidianjiedianrongdejishibei，zheyeshidaozhigongkongzhubanbishangyongzhubanchengbenjiagegaodeyuanyinzhiyi。
3）工控主板的PCB
商用主板采用的是4層PCB設計，一般的PCB線路板分有四層，最上和最下的兩層是信號層，中間兩層是接地層和電源層，將接地和電源層放在中間。工業主板采用的是6層以上PCB線路板設計，其設計是為了加強主板的抗電磁幹擾、電磁兼容能力，增強主板的穩定性等等。
4）工控主板的壽命
與商用主板2到3年使用壽命不同，大多數的工控主板壽命要求在3年以上，部分高品質的工控主板，使用壽命甚至達到5―7年。
2．CPU的差異：
以往，商用主板的CPU與工控主板的CPU之間的差異不明顯，導致有部分最求最大利潤的商家用商用主板的CPU充當工控主板CPU，賺取更多的利潤。但是，在2009年Intel成立專門為工控領域服務的嵌入式部門，商用CPU與工控CPU的差異則越來越大。
1）CPU的功耗和製程
工控主板一般選用的是低功耗的CPU，以便適應工控行業惡劣的環境應用。在Atom N270 CPU之前，Intel並沒有專門的嵌入式部門，隻把工控領域作為普通的CPU應用行業。自2009年Intel正式成立嵌入式部門，意味著Intel將商用CPU和工控CPU正式分開，而且Intel對嵌入式工控領域的發展也越來越重視，相繼發布Atom N230、N270、N280等低功耗CPU，以區分商用CPU和工控CPU。在今後，Intel將為工控行業應用研發更低功耗和製程，將南北橋部分功能整合在處理器上的CPU，以滿足工控行業的使用要求。
2）CPU的線路設計
由於工控主板需要適應寬溫、寬壓的工業應用環境，工控主板對電壓的適應範圍比商用主板更寬，工控主板的電壓範圍一般在9―20V之間。對於CPU的線路布局和設計，要求更加精密。
3）抗電磁波幹擾能力不同
由於普通商用主板的市場定位和良好的使用環境，其產品一般隻會做商用級的電磁兼容測試，抗電磁波幹擾能力較低。
工控主板由於其針對的是工業市場，對抗電磁波幹擾能力要求較高，需要通過EMI、EMC等測試和認證。這需要從兩個方麵考慮，一是從主板的線路布局設計上考慮，二是從機箱選料和結構、電源、接地情況上進行考慮。
3．排產流程與檢測流程
工gong控kong主zhu板ban很hen多duo時shi候hou是shi根gen據ju某mou種zhong應ying用yong開kai發fa出chu來lai的de，可ke能neng隻zhi適shi應ying某mou種zhong應ying用yong，所suo以yi它ta的de使shi用yong量liang是shi很hen有you限xian的de，而er商shang用yong主zhu板ban是shi麵mian對dui全quan民min的de，所suo以yi它ta一yi次ci性xing的de投tou產chan可ke以yi非fei常chang大da。由you於yu產chan量liang的de原yuan因yin，工gong業ye主zhu板ban會hui比bi商shang用yong主zhu板ban的de排pai產chan費fei用yong分fen攤tan高gao出chu很hen多duo。這zhe也ye是shi造zao成cheng工gong業ye主zhu板ban與yu商shang用yong主zhu板ban成cheng本ben差cha異yi的de一yi個ge方fang麵mian。
一些大廠家對商用主板的測試是通過T3三道測試工序：ICT、FUNTION、MANU。絕大多數的廠家對商用主板隻通過T1一道測試工序：ICT。甚至一些廠家為了節省成本連T1都沒有做，就直接將主板做銷售，將T級測試放到了用戶的身上，所以這類型的主板返修率特高（通常這些小廠的產品的服務態度非常好，有壞即換，給用戶很大的錯覺）。
ICT 就是線路測試，是否有開路，短路，這個時候不加任何外設（CPU, DIMM(內存)等治具），目的就是避免到後麵funtion的時候燒壞治具。FUNTION 主要就是功能測試，會加上CPU,DIMM,等等外設，做一次開機測試，這裏會發現所有的問題，基本funtion通過就OK了。 MANU 就是實測了，所有的外設全部接上，開機測試，檢測兼容性等等。
工控主板出產前是要嚴格通過多道測試工序一般T5~T7，除ICT、FUNTION、MANU外還要做的測試，如溫度、振動、安全性等測試，確保每片主板的質量。
由於普通商業級主板的市場定位，其產品一般隻會做電子產品需要的CCC認證，長城認證，民用級的電磁兼容認證 工業級主板由於其針對的是工業市場，所以出於可靠度的需求，在每一款主板在上市前都會做CE EMC，FCC，QA realbility，CCC，震動，落下，等工業級要求測試認證。
4．尺寸規格：
商用主板目前主要采用ATX架構；
工控主板為了適應多種應用環境，采用集成度高，體積小，多種尺寸規格的主板，包括3寸板、5寸板、ATX、Micro-ATX、LPX、半長卡、全(quan)長(chang)卡(ka)等(deng)各(ge)種(zhong)規(gui)格(ge)。這(zhe)裏(li)有(you)一(yi)點(dian)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)，由(you)於(yu)工(gong)控(kong)主(zhu)板(ban)價(jia)格(ge)較(jiao)高(gao)，部(bu)分(fen)商(shang)家(jia)用(yong)商(shang)用(yong)主(zhu)板(ban)的(de)材(cai)料(liao)做(zuo)成(cheng)工(gong)控(kong)主(zhu)板(ban)的(de)規(gui)格(ge)，以(yi)賺(zhuan)取(qu)更(geng)大(da)的(de)利(li)潤(run)空(kong)間(jian)。
5．接口的支持：
商用主板，往往隻能提供4根PCI插槽，由於受製於PCI 規範，基本上PCI 4的驅動能力有相當大的衰減，因此大多數商用主板僅提供3根PCI槽；
工控主板，由於其設計用料的工業性，除支持PCI插槽外，同時可以支持Mini PCI-E、PC 104+ 、COM口等接口，內嵌GPIO總線，可以實現GPI，GPO功能，而且工業半長卡、全場卡能與底板配合更具擴展性支持多個ISA、PCI、MINIPCI擴展。
當然3寸、5寸等嵌入式的主板是屬於定製類的規格，其擴展性就不會考慮太多。
6.使用環境：
工控主板常在惡劣環境下工作（壽命期內永久開機、氣候惡劣、潮濕、振動、多塵、輻射、高溫等等），而這些環境下是商用主板無法勝任，當今商業主板大部分隻能運行在安定的環境下（工作時間短、室內、常溫等等）。
7．工作溫度與散熱方式：
商用主板基本隻能在5℃~38℃之間的環境溫度中使用，對機構的散熱要求低，講究外觀夠炫夠酷。
工控主板可以在-20℃~60℃之間的環境中穩定、無故障的工作，甚至某些工業主板采用特殊的寬溫設計，溫度範圍可達-20度~70度(du)。這(zhe)對(dui)機(ji)構(gou)的(de)散(san)熱(re)方(fang)案(an)，散(san)熱(re)效(xiao)率(lv)都(dou)是(shi)一(yi)個(ge)嚴(yan)峻(jun)的(de)考(kao)驗(yan)。在(zai)工(gong)控(kong)主(zhu)板(ban)機(ji)構(gou)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)上(shang)，必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)的(de)特(te)殊(shu)散(san)熱(re)設(she)計(ji)，甚(shen)至(zhi)還(hai)采(cai)用(yong)全(quan)鋁(lv)製(zhi)的(de)機(ji)構(gou)外(wai)殼(ke)，而(er)且(qie)對(dui)CPU、南北橋和硬盤等發熱大戶，進行特殊處理，保證工控主板和整機的正常運行。
很多工控機由於在惡劣的應用環境下（例如潮濕、振動、多塵、輻射、高溫等等應用環境）使shi用yong，空kong氣qi中zhong的de塵chen埃ai和he鹽yan分fen，都dou會hui對dui主zhu板ban造zao成cheng腐fu蝕shi，影ying響xiang主zhu板ban的de正zheng常chang使shi用yong，因yin此ci很hen多duo工gong控kong機ji有you必bi要yao采cai用yong無wu風feng扇shan的de機ji箱xiang結jie構gou，防fang止zhi惡e劣lie環huan境jing對dui係xi統tong造zao成cheng傷shang害hai。但dan是shi全quan密mi封feng無wu風feng扇shan的de結jie構gou，因yin為wei熱re源yuan的de互hu相xiang幹gan擾rao，對dui主zhu板ban的de性xing能neng和he穩wen定ding性xing的de要yao求qiu比bi較jiao高gao，對dui機ji構gou的de散san熱re方fang式shi和he散san熱re效xiao能neng的de要yao求qiu很hen高gao，務wu必bi要yao將jiang積ji熱re有you效xiao散san發fa出chu去qu。
8．管理性：
商用主板隻提供最簡單的遠程管理（通過連接網絡，使用第3方的軟件，如REAL VNC，PC ANYWHARE等實現）。
工控主板除了可以提供類似的遠程連接管理外，還可以實現遠程無人值守的自動開關機功能。通過內嵌的IPMB，SMNP-1000模塊，可以實現係統實時運行信息的管理、記錄、發送功能。
9．客製化：
商用主板一但生產出來就無法再針對市場需求更改，完全無用戶化的設計，用戶隻能選擇通用型的主板。
在工控領域，很多工控主板可以靈活的滿足一些客戶後續的特殊需求而實現用戶的定製化，更好、更完美配合客戶的使用需求環境。
10．存儲界麵：
商用主板隻提供常見的存儲界麵IDE和SATA；
工控主板可以提供IDE、SATA、CF卡等多樣化的存儲界麵。
11．保護功能：
商用主板沒有提供的任何的保護功能；
工控主板通過特殊設計，在遇到死機等異常情況，可以實現看門狗自動重新啟動、防浪湧衝擊等功能，全力的保證係統在惡劣環境的高穩定性的要求。
12. 市場規模
商用主板以標準化產品為主、產量以及市場規模較大、可輕易轉換成其他品牌的主板。
工控主板以客製化產品為主、產量以及市場規模比較小、轉換成其他品牌的主板成本較高，因此選用工控主板的用戶，一般情況下不會輕易轉換其他品牌。
總結：
從以上種種可以清晰了解到，工控主板從設計，用料，生產，製造都是經過嚴格的篩選和測試，保證工控用戶正常、高可靠性的使用。同時也應該了解為什麼工業主板會比商用主板貴。
雖然工業主板貴，但其穩定、低(di)功(gong)耗(hao)的(de)特(te)點(dian)使(shi)用(yong)戶(hu)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)能(neng)極(ji)大(da)降(jiang)低(di)其(qi)使(shi)用(yong)及(ji)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)，現(xian)在(zai)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)用(yong)戶(hu)已(yi)經(jing)意(yi)識(shi)到(dao)工(gong)控(kong)主(zhu)板(ban)的(de)優(you)勢(shi)，在(zai)一(yi)些(xie)對(dui)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)及(ji)穩(wen)定(ding)性(xing)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)，很(hen)多(duo)以(yi)前(qian)使(shi)用(yong)商(shang)用(yong)主(zhu)板(ban)的(de)客(ke)戶(hu)也(ye)開(kai)始(shi)改(gai)用(yong)工(gong)業(ye)主(zhu)板(ban)了(le)，因(yin)為(wei)對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)來(lai)說(shuo)，采(cai)用(yong)工(gong)業(ye)主(zhu)板(ban)後(hou)，減(jian)少(shao)了(le)後(hou)期(qi)的(de)人(ren)工(gong)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)和(he)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)，而(er)且(qie)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
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