PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

前沿科技 2年前 (2022) 虚像
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在今年 3 月份,英特尔正式公开了 ATX 3.0 以及 ATX12VO 2.0 电源设计指南,为 PC 电源引入了在 PCI-E 5.0 规范当中为高功率硬件所准备的 12VHPWR 供电接口,同时在电源性能表现上也有一些相关的要求,包括电气性能要求以及相应的测试方案。而与 ATX 3.0 电源设计指南几乎是同期登场的 RTX 3090 Ti 显卡则是第一款在非公版产品上大规模应用 12VHPWR 供电接口的 PC 硬件产品,因此有不少同学或多或少都有下面这样的认知,例如 "RTX 3090 Ti 属于 PCI-E 5.0 显卡 "、" 具备 12VHPWR 供电接口的电源就是 ATX 3.0 电源 "、"PCI-E 5.0 显卡必须搭配 ATX 3.0 电源使用 " 等等。

PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

但事实真的是这样吗?诚然 ATX 3.0 电源、12VHPWR 接口以及 PCI-E 5.0 显卡在相互之间确实有千丝万缕的关系,但要说直接画上等号的话,却又不是那么简单。今天我们就在这里捋一捋它们之间的关系,说不行大家要重新认识这三者。

英特尔在 ATX 3.0 电源设计指南中引入了 12VHPWR 供电接口,因此 12VHPWR 接口自然就成为了 ATX 3.0 电源的标志。然而根据 ATX 3.0 电源设计指南显示,并不是所有 ATX 3.0 电源都会配置 12VHPWR 供电接口,倘若电源的额定功率不超过 450W,那么 12VHPWR 接口就属于 " 可选接口 ",并不一定需要给电源配上,只有额定功率大于 450W 的 ATX 3.0 电源产品,12VHPWR 接口才属于 " 必须配置 " 的范畴。

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不少电源产品现在已经在提供 12VHPWR 供电接口,例如先马已经为黑钻和 XF 系列中提供了线材更新

但即便电源配置有 12VHPWR 接口,也不代表其就属于 ATX 3.0,其实在 RTX 3090 Ti 显卡发售之后,有不少电源厂商就已经为自家的产品提供 12VHPWR 接口的模组线,使得自家的电源产品不需要使用显卡自带的转接线就能直接为 RTX 3090 Ti 进行供电。但这样的电源产品就属于 ATX 3.0 电源吗?大概率不是的,因为 ATX 3.0 电源中还有一些相关的电气性能要求,只有满足了这些要求的电源才有资格成为一款 ATX 3.0 规格产品。

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关于 ATX 3.0 电源的电气性能要求,大家可以参考我们此前的文章《超能课堂 ( 304 ) :你需要大功率电源吗?ATX 3.0 电源设计指南有答案了》,这里我们就以 12VHPWR 供电接口来举例说明,12VHPWR 供电接口可以提供高达 600W 的供电能力,但是这个 600W 供电能力指的是持续输出能力,峰值功率的要求显然更高。按照 ATX 3.0 电源设计指南给出的规格,若其峰值功率的持续时间不超过 100 微秒,那么其峰值功耗允许达到 TDP 的 3 倍,也就是 600W TDP 的显卡,允许在 100 微秒内获得 1800W 的供电能力;如果峰值功耗持续时间是在 100 微秒到 1 秒之间,那么硬件可以获得的功率则与时长呈反比,持续的时间越长,允许的峰值功耗则越低。

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这就意味着,倘若电源配置有 1 个可提供 600W 功率的 12VHPWR 接口,那么电源本身能输出的 +12V 峰值功率,就需要达到 100 微秒内输出 1800W 的水平,而根据我们的了解,能够满足这个需求的电源,在额定功率上基本都可以轻松实现 1200W 的输出,这正好与英特尔给出的建议是相符合的。而这也不过是 ATX 3.0 电源的一部分规格,英特尔其实还给出了更详细的峰值功率测试方案,能通过这些测试的电源才有资格成为 ATX 3.0 电源。

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从上述测试规格可以看到,对于额定功率大于 450W 的 ATX 3.0 电源,其峰值功率是需要在 100 微秒以内实现 200% 输出的,也就是说 1000W 额定功率电源,100 微秒以内的峰值功率要达到 2000W 的水平。为此有部分电源厂商直言,以目前的 PC 电源技术,这就相当于是做一个 1600W 级别的电源产品,再标注为 1000W 额定功率,才能满足 ATX 3.0 电源的要求。

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由于 12VHPWR 接口功率可达 600W,因此线材的要求也会更高,多数用上了 16AWG 规格

因此 12VHPWR 供电接口与 ATX 3.0 电源之间并不能直接画上等号,只有符合 ATX 3.0 相关设计要求且通过了相关测试的电源产品,才能称得上是 ATX 3.0 规格电源。而 12VHPWR 接口也并非 ATX 3.0 电源才可以配置,只要电源的额定功率和峰值功率能够满足接口的需求,即便是现有产品一样可以提供高规格的 12VHPWR 接口。

在回答这个问题之前,我们不妨先看一个简单的问题,那就是配置 12VHPWR 接口显卡是 PCI-E 5.0 显卡吗?这个问题的答案是显而易见的,诚然 12VHPWR 供电接口确实是 PCI-E 5.0 规范中指定的高功率供电接口,然而非公版的 RTX 3090 Ti 显卡可以说是大规模应用了 12VHPWR 供电接口,但很显然这些 RTX 3090 Ti 并不属于 PCI-E 5.0 产品,它们仍然属于 PCI-E 4.0 的范畴,因此使用 12VHPWR 供电接口的显卡并不一定是 PCI-E 5.0 显卡。

PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

PCI-E 5.0 规范并未放弃现有的供电接口

那这个问题反过来就会成立吗?也不见得,PCI-E 5.0 规范并没有放弃如今仍在广泛使用的 6pin 以及 6+2pin PCI-E 供电接口,仍然把它们当做标准接口继续使用,6pin 接口仍然可以用在不超过 75W 供电的环境中,6+2pin 或者 8pin 接口则可以输出 150W 功率,只有单接口输出大于等于 150W 功率时才需要用上 12VHPWR 接口的。因此即便进入到 PCI-E 5.0 时代,显卡产品中也应该会大量存在使用 6pin、6+2pin、8pin 接口供电的产品,12VHPWR 接口的优势在于以较小的体积提供高功率,一般来说只有中高端产品才会大量应用。

既然 PCI-E 5.0 显卡与 12VHPWR 接口、ATX 3.0 电源与 12VHPWR 接口都没有必然或者说可以画上等号的关系,那么 PCI-E 5.0 显卡与 ATX 3.0 电源是不是也无法画上等号呢?其实这个问题在目前还没有明确的定论,不能说 PCI-E 5.0 显卡与 ATX 3.0 电源毫无关系,毕竟后者可以说是为了满足前者的需求才制定的,但目前为止市场上仍然没有真正意义上的 PCI-E 5.0 显卡产品以及 ATX 3.0 电源产品,两者是否必须搭配使用自然就无法验证了。

PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

12VHPWR 接口是关键

但 PCI-E 5.0 显卡与 ATX 3.0 电源会形成 " 最佳搭配 ",这点的可能性还是很高的,这里的关键就在与 12VHPWR 供电接口上,这个接口采用 12+4pin 设计,其中 12pin 负责供电,而另外 4pin 则用于显卡与电源之间的通讯,让显卡可以明确知道电源的供电能力,电源也能知道显卡的供电状况,双方可以对这些信息进行处理,然后对各自的工作状态进行调整,使得双方可以相互配合工作,发挥最大效能。

PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

我们不妨来看一眼 12VHPWR 供电接口的定义,该接口的 12pin 全部用于供电,而下方的 4pin 则是显卡与电源的通讯接口,从左到右分别为 S1、S2、S3、S4,其中 S1 与 S2 主要用于显卡与电源之间的工作状态信息传递,而 S3 与 S4 则是通过高低电平的组合来表示接口功率。

PCI-E 5.0显卡就必须搭配ATX 3.0电源使用吗?

按照上表显示,Open 对应的是高电平,Gnd 对应的是低电平,当 S3 和 S4 也就是 Sense0 和 Sense1 都是高电平的时候,那就代表 12VHPWR 接口的功率是 150W 规格,倘若两个接口都是低电平的时候,这就意味着 12VHPWR 接口可以提供的功率为 600W 规格。因此如见通过更换模组线来提供 12VHPWR 接口的电源产品,都会不约而同的将 S3 和 S4 接口连接到地线上,这样即便是用到 PCI-E 5.0 显卡上,显卡也能按照 600W 的需求从电源取电。然而由于这样的电源并没有连接 S1 和 S2,因此无法实现显卡与电源之间的工作状态通讯,无法实现双方配合工作,因此这样的电源只能满足 PCI-E 5.0 显卡的供电需求,但算不上是 PCI-E 5.0 显卡的最佳搭档。

而 ATX 3.0 电源不仅可以满足 PCI-E 5.0 显卡的供电需求,其还具备与 PCI-E 5.0 显卡相互通讯的能力,两者相互搭配使用的时候,理论上可以实现最佳的工作状态,有利于保证整个系统的稳定性。因此 PCI-E 5.0 显卡不一定只能使用 ATX 3.0 电源进行供电,但要达到 " 最佳搭配 " 的效果,就目前的信息来看,可能还真的非 ATX 3.0 电源莫属。

版权声明:虚像 发表于 2022年7月14日 pm11:55。
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