關(guān)鍵詞：超低功耗 無風(fēng)扇 嵌入式 工控主板 商用主板 鉭電容 電解電容 耐高溫 CPU
在我們的工作和生活中，很多人會(huì)接觸到商用主板和工控主板，很多人問到商用主板和工控主板有什么區(qū)別？工控主板到底有什么好？好在哪里？為什么工控主板的價(jià)格比商用主板高？本文對(duì)商用主板和工控主板做一個(gè)詳細(xì)的對(duì)比，具體介紹兩者間的區(qū)別。
1．主板元器件的用料與設(shè)計(jì)：
商用主板：
商用主板由于其更新?lián)Q代的速度比較快，且對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性及使用環(huán)境的要求比較低，故此追求的是產(chǎn)品的時(shí)效性，以及本身產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，對(duì)元器件選擇要求上一般只需滿足系統(tǒng)運(yùn)行2到3年的使用壽命即可（3年之后大部分已經(jīng)更新?lián)Q代了），元器件的用料上使用普通級(jí)別的就可以了。例如電容，商用主板都是大量使用普通的電解電容，一是出于商用市場(chǎng)產(chǎn)品的使用考慮，二是為降低主板的成本考慮。
工控主板：
1）工控主板的元器件
工控主板選料會(huì)選用經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間，高要求驗(yàn)證元器件，用以保證產(chǎn)品在惡劣條件下高可靠性要求。例如工控主板的元器件需要適應(yīng)寬溫環(huán)境（-20℃~60℃），保證在惡劣環(huán)境下（壽命期內(nèi)永久開機(jī)、氣候惡劣、潮濕、振動(dòng)、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(zhì)量的貼片式的電解、鉭、陶瓷電容 ，即使使用的電解電容，對(duì)其品質(zhì)、性能及壽命要求也遠(yuǎn)高于商用產(chǎn)品。商用主板基本都是大量采用針腳式的大電解電容 ，因?yàn)榇箅娊怆娙莩杀镜汀⑷葜荡笠粋�(gè)可以頂多個(gè)貼片或坦電容。從性質(zhì)來說，電解電容穩(wěn)定性不及鉭電容、陶瓷電容高，壽命不及它們長(zhǎng)，耐高溫程度不及它們好。貼片式電容比針腳式電容更加穩(wěn)定。從價(jià)格比鉭電容普通的電解電容要貴，且由于鉭電容的電容量較小，使用在主板上時(shí)，需要使用更多數(shù)量的電容，單單鉭電容的成本就是電解電容的幾十倍，這也是導(dǎo)致工控主板比商用主板成本價(jià)格高的原因之一。
3）工控主板的PCB
商用主板采用的是4層PCB設(shè)計(jì)，一般的PCB線路板分有四層，最上和最下的兩層是信號(hào)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(yè)主板采用的是6層以上PCB線路板設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)是為了加強(qiáng)主板的抗電磁干擾、電磁兼容能力，增強(qiáng)主板的穩(wěn)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(shù)的工控主板壽命要求在3年以上，部分高品質(zhì)的工控主板，使用壽命甚至達(dá)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(dǎo)致有部分最求最大利潤(rùn)的商家用商用主板的CPU充當(dāng)工控主板CPU，賺取更多的利潤(rùn)。但是，在2009年Intel成立專門為工控領(lǐng)域服務(wù)的嵌入式部門，商用CPU與工控CPU的差異則越來越大。
1）CPU的功耗和制程
工控主板一般選用的是低功耗的CPU，以便適應(yīng)工控行業(yè)惡劣的環(huán)境應(yīng)用。在Atom N270 CPU之前，Intel并沒有專門的嵌入式部門，只把工控領(lǐng)域作為普通的CPU應(yīng)用行業(yè)。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(duì)嵌入式工控領(lǐng)域的發(fā)展也越來越重視，相繼發(fā)布Atom N230、N270、N280等低功耗CPU，以區(qū)分商用CPU和工控CPU。在今后，Intel將為工控行業(yè)應(yīng)用研發(fā)更低功耗和制程，將南北橋部分功能整合在處理器上的CPU，以滿足工控行業(yè)的使用要求。
2）CPU的線路設(shè)計(jì)
由于工控主板需要適應(yīng)寬溫、寬壓的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，工控主板對(duì)電壓的適應(yīng)范圍比商用主板更寬，工控主板的電壓范圍一般在9—20V之間。對(duì)于CPU的線路布局和設(shè)計(jì)，要求更加精密。
3）抗電磁波干擾能力不同
由于普通商用主板的市場(chǎng)定位和良好的使用環(huán)境，其產(chǎn)品一般只會(huì)做商用級(jí)的電磁兼容測(cè)試，抗電磁波干擾能力較低。
工控主板由于其針對(duì)的是工業(yè)市場(chǎng)，對(duì)抗電磁波干擾能力要求較高，需要通過EMI、EMC等測(cè)試和認(rèn)證。這需要從兩個(gè)方面考慮，一是從主板的線路布局設(shè)計(jì)上考慮，二是從機(jī)箱選料和結(jié)構(gòu)、電源、接地情況上進(jìn)行考慮。
3．排產(chǎn)流程與檢測(cè)流程
工控主板很多時(shí)候是根據(jù)某種應(yīng)用開發(fā)出來的，可能只適應(yīng)某種應(yīng)用，所以它的使用量是很有限的，而商用主板是面對(duì)全民的，所以它一次性的投產(chǎn)可以非常大。由于產(chǎn)量的原因，工業(yè)主板會(huì)比商用主板的排產(chǎn)費(fèi)用分?jǐn)偢叱龊芏唷＿@也是造成工業(yè)主板與商用主板成本差異的一個(gè)方面。
一些大廠家對(duì)商用主板的測(cè)試是通過T3三道測(cè)試工序：ICT、FUNTION、MANU。絕大多數(shù)的廠家對(duì)商用主板只通過T1一道測(cè)試工序：ICT。甚至一些廠家為了節(jié)省成本連T1都沒有做，就直接將主板做銷售，將T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(chǎn)品的服務(wù)態(tài)度非常好，有壞即換，給用戶很大的錯(cuò)覺）。
ICT 就是線路測(cè)試，是否有開路，短路，這個(gè)時(shí)候不加任何外設(shè)（CPU, DIMM(內(nèi)存)等治具），目的就是避免到后面funtion的時(shí)候燒壞治具。FUNTION 主要就是功能測(cè)試，會(huì)加上CPU,DIMM,等等外設(shè)，做一次開機(jī)測(cè)試，這里會(huì)發(fā)現(xiàn)所有的問題，基本funtion通過就OK了。 MANU 就是實(shí)測(cè)了，所有的外設(shè)全部接上，開機(jī)測(cè)試，檢測(cè)兼容性等等。
工控主板出產(chǎn)前是要嚴(yán)格通過多道測(cè)試工序一般T5~T7，除ICT、FUNTION、MANU外還要做的測(cè)試，如溫度、振動(dòng)、安全性等測(cè)試，確保每片主板的質(zhì)量。
由于普通商業(yè)級(jí)主板的市場(chǎng)定位，其產(chǎn)品一般只會(huì)做電子產(chǎn)品需要的CCC認(rèn)證，長(zhǎng)城認(rèn)證，民用級(jí)的電磁兼容認(rèn)證 工業(yè)級(jí)主板由于其針對(duì)的是工業(yè)市場(chǎng)，所以出于可靠度的需求，在每一款主板在上市前都會(huì)做CE EMC，F(xiàn)CC，QA realbility，CCC，震動(dòng)，落下，等工業(yè)級(jí)要求測(cè)試認(rèn)證
4．尺寸規(guī)格：
商用主板目前主要采用ATX架構(gòu)；
工控主板為了適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境，采用集成度高，體積小，多種尺寸規(guī)格的主板，包括3寸板、5寸板、ATX、Micro-ATX、LPX、半長(zhǎng)卡、全長(zhǎng)卡等各種規(guī)格。這里有一點(diǎn)需要注意，由于工控主板價(jià)格較高，部分商家用商用主板的材料做成工控主板的規(guī)格，以賺取更大的利潤(rùn)空間。
5．接口的支持：
商用主板，往往只能提供4根PCI插槽，由于受制于PCI 規(guī)范，基本上PCI 4的驅(qū)動(dòng)能力有相當(dāng)大的衰減，因此大多數(shù)商用主板僅提供3根PCI槽；
工控主板，由于其設(shè)計(jì)用料的工業(yè)性，除支持PCI插槽外，同時(shí)可以支持Mini PCI-E、PC 104+ 、COM口等接口，內(nèi)嵌GPIO總線，可以實(shí)現(xiàn)GPI，GPO功能，而且工業(yè)半長(zhǎng)卡、全場(chǎng)卡能與底板配合更具擴(kuò)展性支持多個(gè)ISA、PCI、MINIPCI擴(kuò)展。
當(dāng)然3寸、5寸等嵌入式的主板是屬于定制類的規(guī)格，其擴(kuò)展性就不會(huì)考慮太多。
6.使用環(huán)境：
工控主板常在惡劣環(huán)境下工作（壽命期內(nèi)永久開機(jī)、氣候惡劣、潮濕、振動(dòng)、多塵、輻射、高溫等等），而這些環(huán)境下是商用主板無法勝任，當(dāng)今商業(yè)主板大部分只能運(yùn)行在安定的環(huán)境下（工作時(shí)間短、室內(nèi)、常溫等等）。
7．工作溫度與散熱：
商用主板基本只能在5℃~38℃之間的環(huán)境溫度中使用，對(duì)機(jī)構(gòu)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(huán)境中穩(wěn)定、無故障的工作，甚至某些工業(yè)主板采用特殊的寬溫設(shè)計(jì)，溫度范圍可達(dá)-20度~70度。這對(duì)機(jī)構(gòu)的散熱方案，散熱效率都是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在工控主板機(jī)構(gòu)的散熱設(shè)計(jì)上，必須使用的特殊散熱設(shè)計(jì)，甚至還采用全鋁制的機(jī)構(gòu)外殼，而且對(duì)CPU、南北橋和硬盤等發(fā)熱大戶，進(jìn)行特殊處理，保證工控主板和整機(jī)的正常運(yùn)行。
8．管理性：
商用主板只提供最簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程管理（通過連接網(wǎng)絡(luò)，使用第3方的軟件，如REAL VNC，PC ANYWHARE等實(shí)現(xiàn)）。
工控主板除了可以提供類似的遠(yuǎn)程連接管理外，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守的自動(dòng)開關(guān)機(jī)功能。通過內(nèi)嵌的IPMB，SMNP-1000模塊，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息的管理、記錄、發(fā)送功能。
9．客制化：
商用主板一但生產(chǎn)出來就無法再針對(duì)市場(chǎng)需求更改，完全無用戶化的設(shè)計(jì)，用戶只能選擇通用型的主板。
在工控領(lǐng)域，很多工控主板可以靈活的滿足一些客戶后續(xù)的特殊需求而實(shí)現(xiàn)用戶的定制化，更好、更完美配合客戶的使用需求環(huán)境。
10．存儲(chǔ)界面：
商用主板只提供常見的存儲(chǔ)界面IDE和SATA；
工控主板可以提供IDE、SATA、CF卡等多樣化的存儲(chǔ)界面。
11．保護(hù)功能：
商用主板沒有提供的任何的保護(hù)功能；
工控主板通過特殊設(shè)計(jì)，在遇到死機(jī)等異常情況，可以實(shí)現(xiàn)看門狗自動(dòng)重新啟動(dòng)、防浪涌沖擊等功能，全力的保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境的高穩(wěn)定性的要求。
12. 市場(chǎng)規(guī)模
商用主板以標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品為主、產(chǎn)量以及市場(chǎng)規(guī)模較大、可輕易轉(zhuǎn)換成其他品牌的主板。
工控主板以客制化產(chǎn)品為主、產(chǎn)量以及市場(chǎng)規(guī)模比較小、轉(zhuǎn)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(huì)輕易轉(zhuǎn)換其他品牌。
總結(jié)：
從以上種種可以清晰了解到，工控主板從設(shè)計(jì)，用料，生產(chǎn)，制造都是經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和測(cè)試，保證工控用戶正常、高可靠性的使用。同時(shí)也應(yīng)該了解為什么工業(yè)主板會(huì)比商用主板貴。
雖然工業(yè)主板貴，但其穩(wěn)定、低功耗的特點(diǎn)使用戶在使用過程中能極大降低其使用及維護(hù)成本，現(xiàn)在越來越多的用戶已經(jīng)意識(shí)到工控主板的優(yōu)勢(shì)，在一些對(duì)使用環(huán)境及穩(wěn)定性要求比較高的場(chǎng)合，很多以前用開商用主板的客戶也開始改用工業(yè)主板了，因?yàn)閷?duì)于一些工程項(xiàng)目來說，采用工業(yè)主板后，減少了后期的人工維護(hù)成本和使用成本，而且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
近幾年，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，工控主板的銷售量越來越大，工控主板的成本也大幅度下降，其價(jià)格與商用主板的價(jià)格也不斷拉近，一些對(duì)電腦功能要求單一但穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合，如多媒體廣告系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)、智能家居等等很多都改用了工控主板。另外，一些傳統(tǒng)使用單片機(jī)應(yīng)用的行業(yè)，如機(jī)床控制也開始改用X86結(jié)構(gòu)工控主板，因?yàn)楣た刂靼鍍r(jià)格在用戶接受范圍，并能到達(dá)高穩(wěn)定性，在X86架構(gòu)下大大減輕了軟件編程難度，大大降低人工成本。
工控主板的應(yīng)用面越來越廣，也證明了用戶對(duì)主板品質(zhì)要求的提高，但也不能盲目的一味要求品質(zhì)，在應(yīng)用的時(shí)候需要明確需求，什么場(chǎng)合什么環(huán)境應(yīng)用什么主板。總之一句話：適用的才是最好的！
愿廣大用戶能真正了解自己的需求，選著最適合自己應(yīng)用的產(chǎn)品。祝大家工作順利！
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