来自远古的“定时炸弹”:游戏机与纽扣电池的斗争史

自计算机发展至今,CMOS纽扣电池一直伴随着电子设备。电路板,尤其是需要保存SRAM设置和为时钟晶振供电的带时钟电路和底层BIOS的器件,将采用CMOS电池设计,如电脑、游戏机、游戏卡带等。

主板上的CMOS电池

由于早期的可擦写芯片过于昂贵,廉价的SRAM+电池供电成为了很多游戏磁带保存游戏档案的常用配置。

一个带SRAM和电池的GB卡带。

当然,为了继续降低成本,几乎没有厂商会采用这种电池的可充电设置,大部分电池都是用特殊的压片式焊脚焊接在电路板表面。于是电池的寿命就成了游戏的“极限”,很多好游戏就这么“自杀”了,如何更换这块电池也成了玩家这么多年的噩梦。

最近一直在纠结老旧的游戏机和电脑,我就来列举一下常见的设备电池及其恶心的地方。

从FC时代开始,一些游戏脱离了早期横版的简单内容,出现了需要存档的游戏。早期的如《勇者斗恶龙》都是用复杂的密码进行存档,非常麻烦。而且从《塞尔达传说》等游戏开始,应该是存档电池第一次出现在游戏机的开发中。

为了节约成本,这个时代所有纽扣电池都使用CR2032 pin电池。因为pin,更换电池成了一件麻烦事。特别是大多数家用电脑的游戏带都使用了穿透焊盘,即焊接引脚位于电路板的背面,整个电池引脚穿过电路板上的孔后焊接在电路板上。如果换成了电池座,那就意味着要焊接在背面的焊盘上,不然铅芯式的电池座就要被抛弃了。

目前,盒式电池常见的替代方案:贴片电池座

FC卡带的设计比SFC等后来的型号稍微复杂一点,没有统一的卡带形状,但是各厂商有一些差异。任天堂自己的拆卸方便,所有的卡扣都是设计好的。不过FC卡带不是用螺丝设计的,而是用卡扣设计的。所以拆卸还是需要大胆小心,防止搭扣被弄坏。

标准任天堂家用磁带

第三方如科乐美,会把贴纸铺在上下壳两侧。这时候拆起来就要费点力气,很容易撕贴纸。但是柯乐美需要存档的游戏并不多,魂斗罗根本不存档。

FC Contra,外壳上有贴纸

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虽然世嘉也采用了当时使用电池+SRAM的惯用做法,并且采用了螺丝锁紧的设计,但是世嘉的卡带设计还是比较烦人的。日版MD和SMS卡带把螺丝孔藏在了背面的警告贴纸下面。如果要拆卸卡带,就意味着要破坏警告贴纸,但可以用吹风机加热软化贴纸胶,暂时去除贴纸。我尝试成功了,但是还是很难受(美版GENESIS卡带稍微人性化一点,螺丝都露出来了),一些比较珍贵的卡带只能让玩家望而却步。

日式卡带的螺丝孔就藏在这个贴纸下面。

然而,也有例外。当时世嘉的一些磁带使用了一种特殊的存储芯片——铁电FRAM,因此它可以在没有电池的情况下实现类似于闪存存储的当前归档方法。可惜只有世嘉的部分游戏采用了这种存档方式,比如Sonik系列。

Sonik系列卡带没有电池,不会换挡。

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从SFC开始,卡带游戏也进入了容量大、内容丰富的时代,RPG游戏等需要存档的游戏大大增加,SFC卡带也基本进入了普及电池的时代。不过很特别的是,SFC的卡带电路设计非常精巧,大量游戏原厂电池并没有完全消耗。一些玩家声称SFC电池具有某种充电机制,但迄今为止没有人证实这一点。另外,从SFC开始,任天堂的卡带也开始使用螺丝锁紧,但是任天堂用的是六角螺丝,所以要用专门的螺丝刀拆卸。

另外,SFC卡带的电路板是倒放在卡带外壳内部的,最好在电路板背面安装贴片电池座。

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N64的卡带设计和SFC差不多,但是N64的卡带加了一块金属屏蔽板,把电路板完全包裹在金属屏蔽板里面,所以很重。另外螺丝的设计和SFC基本一致,外侧是六角螺丝,内侧屏蔽板是十字螺丝。

另外,由于N64后期EEPROM等可擦存储芯片的普及,超级马里奥64等游戏不再使用电池+SRAM的设计,也无需更换电池。不过,虽然《动物朋友俱乐部》也是EEPROM存档,需要电池驱动时钟,但即使电池没电,进入游戏后也只需要设置时间。

和SFC一样,N64卡带也有很多限位槽,建议将电池座安装在正面。

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GB卡带是换电池最大的卡带,就不多介绍了。CR1616贴片电池座基本安装在GB卡带上。由于GB卡带空间较大,安装电池座的操作相对简单,而且GB卡带的螺丝是类似SFC的六角螺丝。只是GB是螺丝钉,GBC有两盘专用磁带。

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GG卡带的设计和GB卡带差不多,但是世嘉又一次想出了一个恶心的设计:pin电池其实是V字形的,一些排成一条直线的电池座和电池需要连接到GG卡带上,反人类。好在只有部分GG游戏需要电池,大部分动作游戏不需要...

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NGP是SNK对抗英国/GBC的掌上设备。不幸的是,它在不合时宜的时候失败了。单手SNK当时很富有。除了一些不需要存档的游戏,大部分游戏都是直接在FLASH芯片上存档的,这是一件大事。因为没有电池,这里就不介绍了。

32位主机中,只有世嘉的SS采用了特殊设计。它的主机有存储空间,BIOS也有时钟设计,所以需要配备电池进行电驱动。没电的时候,存档会消失,时钟会重置。当然SS也有专门的内存卡,玩家可以在内存卡中备份或者直接保存存档,但是有些游戏需要在内存卡槽中插入显卡,存档需要暂存在主机中。

SS的内存扩展卡

世嘉这次开始明白了。这样的设计简直就是一个干净的游戏机流!终于有了一款不需要焊脚电池的设备,自带电池座的设计,可以说玩家不用费心了。

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从GBA时代开始,EEPROM和FLASH芯片的价格开始下降,游戏卡带终于开始摆脱SRAM。不过早期游戏还是用SRAM的,比如《火之武器》《恶魔城》。另外,为了节省成本,盗版游戏还是用了SRAM+电池的结构。

GBA正品卡带用的是Y型螺丝,所以还是需要专门的螺丝刀才能拆开。此外,由于GBA卡带的空间较窄,与GB/GBC电路板相比,有一个特殊的空间用于放置电池。GBA卡带的焊脚电池大多是跨ROM芯片焊接的,电池的正负极离芯片的引脚很近。所以更换电池的时候要保持手的平稳和坚定,这和国标卡带相比需要一点技巧。

对于一个有真实时钟的游戏,比如麻子梦,即使用FLASH存档,还是有电池驱动RTC时钟,所以电池还是需要更换的。具体可以参考我的文章:卡带之痛:GBA麻子梦时钟电路的一个bug。

宝可梦系列即使是FLASH存档也还是需要电池驱动的时钟。

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WS/WSC是万代与GBA竞争的手机。可惜最后没能走出日本,销量也不如GBA。WS卡带的设计和GBA差不多,但是电池配有特殊的电池扣,而不是直接焊接,比GBA好很多。但由于卡扣是特别薄的金属片,更换电池需要用工具撬起,还是要防止卡扣翘曲变形。另外,为了节约成本,后期的一些卡带采用了粘合封装芯片(俗称牛屎块),所以在拆解时要注意不要破坏牛屎块的包装。

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不能直视神游的设计,弄个微型电池来糊弄东西,最重要的是电池没电了,时钟立马出问题,所有买动物朋友俱乐部的玩家都要遭殃。而且它的电路板非常脆弱,很容易把线缆弄断。虽然可以改造成电池座,但还是需要非常小心的拆卸和组装。

评分:

DC贴心的使用充电电池,但是虽然是充电电池,但是大部分还是会因为反复充电而失效,而且因为是三脚电池,更换起来也比较麻烦。如今,大多数电子游戏商店都用三脚立式电池座取代了它们。幸运的是,这块电池还负责时钟,所以你可以在每次关闭电源时重置时钟。

评分:

虽然XBOX使用电解电容代替电池作为“电池”驱动时钟,但它有一个致命的缺陷:早期的美版XBOX(初始系统版本为1.0的机器)使用了非常劣质的电容,很多机器的电容在几年后会潮解,然后漏电腐蚀主板,导致大量玩家不得不拆卸移除电容。

这腐蚀太吓人了。

只有后来的改良版机器(系统为1.04)和日版机器使用了优质电容,解决了这个问题,但还是让玩家紧张。

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任天堂第一次把时钟电路放在主机里,设计和DC差不多,但还是用卡带一样的一次性电池,而且是穿透垫。改造电池座还是需要一点麻烦。

评分:

我觉得索尼没有考虑到这个电池迟早会失效。虽然是电池座,但是藏在主板上比较紧的地方。不破坏封条基本不可能看到这个电池,所以大部分玩家都不会费心去换。不管怎样,他们只关心时钟。

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相反,70000型号的设计和上一款差不多,都是在灯光下设计的,但是用的是CR2032-LC1封装铅电池和专用插座电池,很难买到,大部分玩家也不会费心去换。

评分:

因为90000主板又精简了,又回到了以前的结构。当然,玩家不会一直考虑换这个电池。

评分:

微软还是坚持用电容来驱动时钟,这样更好,而且因为使用了优质电容,不会像原来的XBOX一样出现潮解问题。这里就不多介绍了。

最后看到了一个比土星干净的电池设计。Wii和WiiU的电池只需要拆下螺丝,拔出电池夹,可以说是一股清流。

采用PS2 70000型号设计,很难购买和更换专用电池,但电池没电可能会导致离线玩游戏失败,所以还是有一定作用的。但是设置了自动网络时钟之后,应该就没有问题了,可以忽略。

评分:

索尼似乎只考虑这两种设计来回交替,但这次PS3在钢架上留了个洞,所以没必要拆下整个主板。

评分:

又是索尼的特色。这次PS4全部采用主板电池座的设计,很麻烦,还有时钟电池无法离线播放的问题。

评分:

索尼还是没有长内存,还是采用纽扣电池设计。可见PS5还是要面对电池耗尽的痛苦...

评分:

随着SRAM逐渐退出存档舞台,纽扣电池逐渐从玩家眼中消失,掌机也逐渐进入可充电锂电池时代。但是大部分没有锂电池的家用电脑,为了保存一定的数据,断电后驱动时钟,还是需要在主板上安装这块电池,所以这块纽扣电池的影子还会继续。

真的只希望游戏厂商不要只关注成本,更要关注利益,把电池设计的人性化一点,对怀旧玩家好一点...

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