解開任天堂Switch變磚的原因：可能都是副廠底座惹的禍

自從任天堂2017年3月份推出Switch遊戲機以來，就一直有傳出一些關於遊戲機變磚的客訴。大量的遊戲玩家和工程師就這個問題進行了分析，並且歸納出來幾點結論。雖然不見能夠涵蓋所有的可能，但也值得做為參考。其中，有很多可能都跟用了副廠配件導致電力出了問題有關(因為對主機進行破解而被官方禁封的機器不在本文討論範圍)。

為了讓大家對這個問題更清晰，我們先來對Switch在故障後的問題進行分類：

螢幕徹底變黑，或者卡在開機logo。
完全無法充電，或只有Type-C接口「固定的一面」插入才能充電，但遊戲可以正常執行。
可以充電也可以跑遊戲，但是無法轉到大螢幕顯示。

以上是三種常見的switch故障，其背後的真實原因是什麼？讓我們來詳細分析。

首先讓我們來看看USB-C接口的結構：

▲ USB-C接口的結構

▲ USB-C接口每一個接腳的作用

從上圖我們可以看出，USB-C接口內部的接觸pin比傳統的USB-A要密集，當公頭和母座結合在一起的時候，用久了可能會導致相鄰的pin發生短路。一旦發生這種情況，最有可能導致系統損壞的是上圖用紅色標記出來的VBUS，因為VBUS最高可達20V，跟4個VBUS pin相鄰的信號，一共有8個，分別是A3/A5/A8/A9和B3/B5/B8/B10。

這8個信號可以分為三組：

第一組，A8/B8，為視訊信號輔助通道接入到視訊處理器的輔助通道。
第二組，A5/B5，為USB-C接口的CC信號控制通道，在Switch遊戲機中接到內部的接口控制晶片M92T36
第三組，A3/10/B3/B10，這組信號為高速音訊頻信號傳輸通道，介入到Switch內部的視頻處理器高速信號通道。

這三組信號，如果被短路到VBUS，而且VBUS剛好處在15V狀態，那麼將會分別對應開篇所述的三種故障。第一組被燒壞後，內部視訊晶片失效，徹底黑螢幕，或者卡logo，這種情況其實充電還是正常的。第二組被燒壞後，內部M92T36失效或者半失效，無法充電，由於進入視訊放大到電視也要依靠M92T36進行USB PD通信，因此這種情況下也會失效。

第三組被燒壞後，由於輸出的dp視訊跟內建顯示螢幕的輸出通道是分開的，有可能只是燒壞視訊輸出功能，掌機模式仍然不受影響。

為了避免USB-C口所固有的這種問題，任天堂其實做了很大的努力。任天堂原廠所提供跟USB-C接口有關的Switch配件有兩個，一個是充電頭，一個是Docking。

我們來先看看簡單的充電頭，這個充電頭的特點是，線與頭是一體的。這種設計的好處是，避免了充電頭那端一個C公頭和一個C母座接觸帶來的短路風險。等於是比普通的充電頭，兩端都要進行C公和C母連接的方式，降低了一半的風險。

我們再來看看Docking。任天堂原裝Docking的封閉結構曾經讓很多人吐槽，覺得是塊大磚頭。但是這塊大磚頭，恰好解決了可能的因為引力帶來USB-C接口短路的風險。插入原裝Docking後，Switch主機被完全限制住，不可能對USB-C接口產生橫向應力。從而避免了短路情況的發生。

而第三方配件最容易導致變磚的，就是底座形式的Docking。很多商家模仿了原裝底座，自作聰明的進行了非常多的簡化，最後的底座簡潔到似乎只剩一個USB-C公頭。雖然一樣做了避免左右方向應力的限位結構，但是，過短的支撐架會像槓桿那樣把縱向應力轉換為橫向應力。特別是當主機在底座上，使用者把手柄再插上來的時候。由於不像原裝底座那樣，擁有全尺寸支撐架，縱向插入手柄的力量，在支撐架的槓桿效應下，對USB-C接口產生很大的橫嚮應力。災難往往就這樣發生了。據說其中一家底座公司甚至因此在美國給告上了法庭。

以上所述三個原因，都涉及到物理結構，是VBUS通過與旁邊的pin短路燒壞了Switch主機。

那麼，有沒有可能透過VBUS這個pin本身，把Switch主機燒掉呢？答案是有可能。但是，問題不出在插入充電器進行充電的應用場景。

因為Switch主機的VBUS通路的輸入耐壓值，是按照20伏來設計的，所以，即使電源供應器上的協議失效，直接把20V接入到VBUS，只會導致充電暫停，卻不會損壞主機。真正會因為VBUS燒壞Switch的可能，仍然是Docking的供電協議控制。

由於USB-C接口具有雙向供電特性，所以，當Docking只接了switch主機，沒有接電源供應器的時候，Switch主機會往Docking輸出5V電壓，以支援遊戲控制手柄或者是外接網卡等配件的使用。這個時候，VBUS上暴露出來的，不是輸入通道，而是輸出通道。這個5V輸出的耐壓值計算，不是20V，而是真實的5V系統的耐壓。

因此，如果Docking不符合USB-C協議的規定，在Switch主機處於5V輸出狀態的時候，把20V電壓灌入進去。問題將會相當嚴重，因為5V系統甚至可以影響到CPU的供電，直接燒壞CPU，導致完全無法修復的結果。這類問題屬於Docking產品設計中的嚴重問題。主要原因是出在內部使用的USB PD協議控制晶片的選擇上。為了讓系統更為穩定，推薦使用通過USB-IF認證的晶片系列，這類晶片至少通過了協會指定的4套專業儀器測試，可以確保控制邏輯的安全性，例如LDR6282等。

除了第三方Docking造成的問題外，消費者在實際使用Switch過程中要注意些什麼問題來避免出現變磚呢？很顯然，最主要的就是避免橫向應力的產生。USB-C接口在設計上為了讓連接更為穩固，內部做了結構上的咬合設計。所以，插入和拔出的時候，都會讓人覺得需要用一些力氣。很多消費者在發現接口連接比較緊的時候，都會嘗試左右搖擺。這正是USB-C口使用過程中的大忌。

多次搖動後，橫向應力可能導致接口內部的pin及其旁邊的絕緣結構發生鬆動，構成潛在的短路風險。當然，隨著usb-c接口的普及。大多數的設備都已經對VBUS旁邊的pin進行了20V耐壓設計，不再像Switch那樣容易損壞了。相信下一代的Switch也已經選用了耐壓值更高的USB-C接口控制晶片，以提高系統的可靠性。