深度揭秘任天堂Switch底座方案变砖的原因

自从任天堂2017年3月份推出Switch游戏机以来，就一直存在游戏机变砖的客诉。大量的游戏玩家和工程师也就这个问题进行了分析。C-FORCE作为Switch第三方视频扩展配件的厂商，亲历整个事件的发展历程，特就这个问题与大家进行深入的探讨（因为对主机进行破解而被官方禁封的机器不在本文讨论范围）。

为了让大家都这个问题更清晰，我们先来对Switch在故障后的问题进行分类：

1。彻底黑屏，或者卡在开机logo。

2。完全无法充电，或只有C口固定的一面才能充电，但游戏正常运行。

3。可以充电也可以运行游戏，但是无法扩展到大屏显示。

以上是三种常见的Switch故障，其背后的真实原因是什么，让我们来详细分析。首先让我们来看看USB-C接口的物理结构：

从图一我们可以看出，USB-C接口内部的接触pin比传统的USB-A口要密集，当公头和母座结合在一起的时候，相互之间的横向应力，可能会导致相邻的pin发生短路。一旦发生这种情况，最有可能导致系统损坏的是图2用红色标记出来的VBUS，因为VBUS最高可达20V，跟4个VBUS pin相邻的信号，一共有8个，分别是A3/A5/A8/A9和B3/B5/B8/B10，这8个信号可以分为三组。第一组，A8/B8，为视频信号辅助通道接入到视频处理器的辅助通道。第二组，A5/B5，为USB-C接口的CC信号控制通道，在Switch游戏机中接到内部的接口控制芯片M92T36。第三组，A3/10/B3/B10，这组信号为高速音视频信号传输通道，介入到Switch内部的视频处理器高速信号通道。

这三组信号，如果被短路到VBUS，而且VBUS刚好处在15V状态，那么将会分别对应开篇所述的三种故障。第一组被烧坏后，内部视频芯片失效，彻底黑屏，或者卡logo，这种情况其实充电还是正常的。第二组被烧坏后，内部M92T36失效或者半失效，无法充电，由于进入视频扩展也要依靠M92T36进行USB PD通信，因此这种情况下视频扩展也会失效。
　　

任天堂Switch内部MT92T36芯片出现高压烧坏

第三组被烧坏后，由于输出的dp视频跟内置显示屏的输出通道是分开的，有可能只是烧坏视频输出功能，掌机模式仍然不受影响。

为了避免USB-C口所固有的这种问题，任天堂其实做了很大的努力。任天堂所提供的，跟USB-C接口有关的Switch配件有两个，一个是充电头，一个是Docking。我们来先看看简单的充电头，这个充电头的特点是，线与头是一体的。这种设计的好处是，避免了充电头那端一个C公头和一个C母座接触带来的短路风险。等于是比普通的充电头，两端都要进行C公和C母连接的方式，降低了一半的风险。
　　

仅一端需要插入的USB-C适配器降低了一半的插入损坏风险

我们再来看看Docking。任天堂原装Docking的封闭结构曾经让很多人吐槽，觉得是块大砖头。但是这块大砖头，恰好解决了可能的因为引力带来USB-C接口短路的风险。插入原装Docking后，Switch主机被完全限制住，不可能对USB-C接口产生横向应力。从而避免了短路情况的发生。

第三方配件，最容易导致变砖的，就是底座形式的Docking。很多商家模仿了原装底座，自作聪明的进行了非常多的简化，最后的底座简洁到似乎只剩一个USB-C公头。虽然一样做了避免左右方向应力的限位结构，但是，过短的支撑架会像杠杆那样把纵向应力转换为横向应力。特别是当主机在底座上，使用者把手柄再插上来的时候。由于不像原装底座那样，拥有全尺寸支撑架，纵向插入手柄的力量，在支撑架的杠杆效应下，对USB-C接口产生很大的横向应力。灾难往往就这样发生了。据说其中一家底座公司甚至因此在美国给告上了法庭。——所以结构设计很重要
　　
以上所述三个原因，都涉及到物理结构，是VBUS通过与旁边的pin短路烧坏了Switch主机。那么有没有可能通过VBUS这个pin本身，把Switch主机烧掉呢？答案是有可能。但是，问题不出在插入充电器进行充电的应用场景。因为Switch主机的VBUS通路的输入耐压值，是按照20伏来设计的，所以，即使电源适配器上的协议失效，直接把20V接入到VBUS，只会导致充电暂停，却不会损坏主机。真正会通过VBUS烧坏Switch的应用场景，仍然是Docking的供电协议控制。由于USB-C接口具有双向供电特性，所以，当Docking只接了switch主机，没有接电源适配器的时候，Switch主机会往Docking输出5V电压，以支持游戏控制手柄或者是外接网卡等配件的使用。这个时候，VBUS上暴露出来的，不是输入通道，而是输出通道。这个5V输出的耐压值计算，不是20V，而是真实的5V系统的耐压。如果Docking不符合USB-C协议的规定，在Switch主机处于5V输出状态的时候，把20V电压灌入进去。问题将会相当严重，因为5V系统甚至可以影响到CPU的供电，直接烧坏CPU，导致完全无法修复的结果。这类问题属于Docking产品设计中的严重问题。

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