真正的军工级!显卡PM随笔之钽电容篇

显示卡PM随笔之钽电容篇

● 铝电解电容是小儿科？

面对办公桌上一堆堆的电容资料，我突然蹦出一个想法：在这个世界上如果还有一个军国主义国家的话，它的名字不是日本而是美国。电容这个玩意很常见，任何电子设备上都少不了它，家用板卡领域最常用的是铝电容，因为它便宜、容量大、性能也不错。钽电容一般会被用在通讯、汽车电子和航天、军用等要求比较苛刻的领域。

图为：主板和显卡供电模快常见的富士通铝聚合物电容

（日本是战败国都不允许军品出口，怎么可能在国内显卡上用到日本的军用电容呢）

和其它行业一样，高端的铝、钽电容是被洋人的少数几个品牌霸占。前军国主义国家日本在铝电容的生产设计上美誉度很高，三洋、CHEMI-CON等都是执行业牛耳的大牌子，在板卡发烧友中如雷贯耳。说到这里大家奇怪一般来说电子工业最强的国家是美国啊，为何美国在铝电容领域内却没有建树呢？其实不然，山姆大叔根本不屑于铝电容的生产设计，他们认为那玩意是小儿科。美国国内两大电容品牌KEMET和AVX（现在被日本KYOCERA收购）已没有铝电解电容生产线，其电解电容生产线上的产品基本是钽电容。

● 小知识：什么是铝电容和钽电容？

如果您对电容不甚了解，对铝电容和钽电容这样的分类还比较模糊，建议您先花点时间阅读本站之前的一篇技术文章《一颗顶十颗！显卡电容用料全方位解析》，相信会对深刻理解本文的内容有所帮助。

电容的分类很复杂，以上只罗列了板卡中常见的一些类型

电容就是两块导体（阳极和阴极）中间夹着一块绝缘体（介质）构成的电子元件，主要用于储存电荷。电容由于其结构的特殊性，所以分类方式也有好多种，通常按照介质、阳极、阴极和工艺这四种分类方式，而且各种分类方式互相交叉重叠，可以说比较混乱。本文主要介绍电解电容中按阳极划分的铝电解电容和钽电解电容。

钽电容缘何备受军工青睐？

● 钽电解电容缘何备受军工青睐？

钽：一种略带蓝色的战略金属，英文名叫TANTALUM，具有2900度以上的熔点（仅次于钨和铼）和6.5的莫氏硬度（钻石是10）以及令人难以置信的耐酸碱性（王水对其都没用，而黄金碰到王水都会融化），以上特性给钽带来了难以加工的坏名声，不过其极高的介电常数（27，是铝的4倍以上）、烧结后的海绵状态以及超稳定状态却让电子元件生产厂商忍受千难万苦也要把它应用在电容上，最终装备到军用电子设备中。

世界最大的钽电容制造商KEMET

美国的军事工业异常发达，是世界最大的军火出口商，只要你有兴趣打开那些军用电子设备无一例外都可以看到上面布满了大大小小黄色的钽电容。世界上钽金属的产量一半被用在钽电容的生产上（如果大家有兴趣到Baidu或Google搜索“钽”，其中绝大多数内容都是钽电容），美国的国防部后勤署则是钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界上三分之一的钽粉，而KEMET这个世界上最大的钽电容制造者则是钽电容的发明者之一，它与上世纪五十年代研制出了这种电容，其初始动机是开发一种可靠、体积小、容量大的产品来替代战斗机火控雷达内不可靠的铝电容。

钽电容很容易分辨，通常只有长条形黑色和黄色两种

（通常美国钽电容为黄色，而日本等则喜欢用黑色，其实颜色和性能无关）

打开KEMET的钽电容产品手册竟然可以看到其民用产品都需要过最严苛的美军标，我给大家随便列举其中一个测试，是关于震动的：MIL-STD-202方法213，条件1，在100G的冲击下保持电容ESR\损耗角和漏电流初始状态。我的天，这种条件只有导弹、炸弹能碰到，一般其它国家的民用钽电容如果你让它参加这种测试不被厂商骂你神经病才怪！

在九十年代铝聚合物电容发明之后，被广泛应用在一些低端应用场合，已有取代钽电容的趋势，但在军用等高端场合钽电容仍然是绝对王者，美国干脆停止了铝电容的生产，其两大公司KEMET和AVX全力生产钽电容，主要还是为了其庞大武库的需要，至于民用所需的铝电容则是捡便宜的买，试想如果一个国家为了军事需要就不惜工本的保持如此大的储藏、生产厂，而且生产厂的民品都符合军规，那么它不是军国主义国家谁是？

高端A卡上黑色和黄色的钽电容很常见

● 钽聚合物电容比铝聚合物电容拥有更完美的电气性能：

∙漏电流少：同样阴极是聚合物（PEDT\PPY等）钽聚合物电容的漏电流只有铝聚合物电容的几分之一左右，以著名的三洋OSCON的SVP产品为例，其4V 33UF的4SVP33M漏电流（LC）为66UA而同规格钽聚合物电容一般仅为12UA左右，这代表显卡如果用钽聚合物电容滤波会更干净，漏电流导致的脉冲会小。

∙损耗角小：还是拿4SVP33M为例，其损耗角是0.15，而同规格钽聚合物电容的DF(损耗角)则为0.08。0.15与0.08间差了0.10、0.12两个数量级，损耗角小表示电容发热会小很多，有利于提高电容寿命和增加显卡稳定性。

∙失效率低：失效率就是每工作一定时间电容可能会失效一次，注意是失效一次，而不是从此出故障了需要修理才能继续或直接坏掉。钽聚合物电容由于都是树脂封装，外加多层银和石墨阴极镀层和钽导线所以电容失效率远小于容易进入湿气和被腐蚀的铝聚合物电容，在美军的一次试验中AVX和KEMET的钽聚合物电容在模拟运行了1000000小时中才出现一次失效，也就是说你想碰到一次钽聚合物电容失效要等110多年，所以山姆的关键性电子设备都采用它是有道理的。

∙ESR极低，且不会爆炸，可以说其是显卡上性能最好的电解电容。

● 钽电容比铝电容拥有更佳的物理性能：

除了更出色电气性能和稳定性之外，钽电容优秀的物理性能（体积小、容量相对较大）使得它的适用面比铝电容更加广阔，主要表现在：

∙高端显卡/CPU供电模块集成度很高，可能无法安装更多的直立铝电容；

∙主板/显卡的PC B背面不可能安装直立铝电容；

∙当显卡/CPU需要安装厚重散热器时，烟囱式的直立铝电容显然不行。

近年来NVIDIA中高端显卡也开始使用钽电容

（图为公版8800GTS和9600GT的供电模块）

正因为如此，近年来很多高端显卡和高端主板开始使用钽电容作为供电模块的滤波电容（大多为钽电容+铝电容