史诗级更新,FCPOWERUP标准1.7新增ATX3.0项目
朋友们,是时候更新一下知识了。Intel在2022年2月份发布了ATX 3.0设计指南2.0(PSUDG 2.0,ATX Version 3.0 Multi Rail Desktop Platform Power Supply Design Guide 2.0),在去年我基于这份指南进行了一些内部的探索性测试。在2023年2月份,Intel又更新了ATX 3.0设计指南2.01,降低了部分门槛,所以之前的测试也要推倒重来。本文将重新对ATX 3.0标准和PCIe 5.0 12VHPWR接口的来龙去脉作一些吐槽介绍,以及FCPOWERUP将如何测试ATX3.0电源。
阅读本文,您将了解到:
1、Intel为什么更新ATX 3.0?
2、带16 Pin NV接口的电源就是ATX 3.0电源吗?
3、ATX 3.0的要求。
4、FCPOWERUP的ATX 3.0测试项目和报告包含哪些内容。
5、我对Intel ATX 3.0和PCIe 5.0有什么看法。
1、Intel为什么更新ATX 3.0?
我在一年前写的『大的来了,Intel官方ATX 3.0标准大功率电源焦虑营销』里阐述过,Intel更新ATX 3.0是为了解决显卡峰值功耗过高带来的问题。ATX 3.0新增的章节3都是在阐述PCIe显卡如何违反PCIe CEM规格超规格取电,ATX 3.0电源需要在规定的时间内超载输出多高比例的功率,才能应对显卡的脉冲峰值功耗需求,这便是整个ATX 3.0设计指南的核心内容。相比而言,接口形式和时序的更新就显得没那么重要。
熟悉第一人称射击游戏或者格斗类游戏的玩家应该对“帧(Frame)”这个概念很熟悉,我们分析“电源-显卡-游戏”的负载特性时也是具体到帧,在显卡生成每一帧画面时,显卡在每个时刻并不是完全满负荷工作,而是以“工作-摸鱼”的方式进行,功耗特性随着也呈现“波峰-波谷”的形式。
回顾一下我们测3090时的功耗波形,这张3090显卡,TGP是375W,运行一个大型3D程序时峰值功耗可以在700μs内冲上900W,随后保持相对较低的功耗水平,功耗积分之后,它又不会超过显卡的TGP限制,但在一两百μs内却有可能跟CPU的功耗叠加起来,达到1KW以上的水平,对于主流的600、700W的电源而言,带旗舰CPU和显卡超载输出到1000W以上是很容易触发电源的OPP过功率保护的。运行游戏时,这样的情况是每秒钟都在发生的,而且可能更不规律。
Intel ATX 3.0定义了电源能够超载的幅度,来应对显卡的需求,并且也指出旧款搭载6+2Pin的电源是不允许引入功率超载的。
看到这里一定有网友会评论“可以加电容”、“电源可以超载”、“你不要拿一瞬时的峰值来作为常态散播焦虑”等等。我提醒一下,如果还看不懂的朋友,可以阅读FCPOWERUP在2020年写的文章『离显卡功耗实标还有多远?峰值功耗与电源关系终结篇』,这篇文章有助于读者了解从2017到2023年这几年电源和显卡之间发生的一些事情,了解显卡的负载特性,明确显卡是以帧为单位工作在脉冲模式下的,每一帧都会有峰值功耗,也会有波谷功耗,峰值功耗过高是导致电源过载出现故障的主要原因。看完以上内容,恭喜你成功把知识更新到2023年。
2、带16Pin NV接口的电源就是ATX 3.0电源?
ATX 3.0电源的一大特色就是大部分电源带有一个新的显卡供电接口。这个接口的名字有点长而且有多个版本,比如PCIe 5.0 12VHPWR 16Pin接口,比如12V2x6接口。截至目前Intel和AMD都不用这个接口,所以我建议叫它12V NV接口,简洁贴切符合事实。至今仍然有不少人认为ATX3.0电源等同于带12VHPWR接口的电源,这种理解不完全对。
我很理解一部分消费者只想要一条直连不转接的12VHPWR接口来接NV的显卡,不想把显卡搞成八爪鱼,对于ATX3.0的超载特性是什么并不在意也不想知道。但标榜自己是玩家的消费者有错误的认知我就要指指点点了。
实际上16Pin的12VHPWR接口是PCIe 5.0 CEM的内容,市面上存在一部分电源配备了这样的插座或者模组线,但并不支持完整的ATX3.0超载特性,具体是谁我不点名,请勿对号入座。
2023年2月份Intel更新ATX3.0设计指南2.01之后,不再强制要求450W以上电源必须搭载12VHPWR接口,那么就有一部分电源,它不带12VHPWR接口,但却能符合ATX3.0的电气性能要求。
比如振华最近更新的Leadex V,本体是没有带“原生12VHPWR接口”的。海盗船送给Intel认证ATX 3.0的RM1000e,也不带12VHPWR接口,甚至在测试中也跑不过200%峰值超载测试。
所以,综上所述,带16Pin NV接口的电源不一定是ATX 3.0电源,ATX 3.0电源也不一定带16Pin 12VHPWR接口。
3、ATX 3.0的要求
时序,极轻载效率等部分有一些是之前ATX 2.5时代就已经提出的,ATX 3.0的核心内容还是在“Power Excursion”。
Intel ATX 3.0里多次提及的“Power Excursion”这2个单词,有翻译为功率漂移的,也有翻译为功率剧增的。但要形象具体真实地来描述它,应该写为脉冲功率超载,才能形象地把它和显卡输出每一帧画面时的峰值功耗脉冲对应起来——原来Intel要求的这个内容用途是这样的。
关键字眼是“脉冲”、“功率超载”。
按照PSUDG 2.01文档的内容,支持ATX 3.0的电源必须要达到下表要求的超载输出能力,并且输出电压不得掉出规定的范围才算达标,当然前提是不能炸机和关机。
具体到搭配12VHPWR接口的电源,要求分别是:
超载输出200%额定功率,持续100μs,低负载1900μs,5%占空比,如此循环持续一分钟以上;
超载输出180%额定功率,持续1ms,低负载11.4ms,8%占空比,循环一分钟以上;
超载输出160%额定功率,持续10ms,低负载70ms,12.5%占空比,循环一分钟以上;
超载输出120%额定功率,持续100ms,低负载300ms,25%占空比,循环一分钟以上。
不带12VHPWR接口的电源超载幅度降低,最高150%。
带12VHPWR接口的电源,除了以上4挡超载,还要加测12VHPWR接口的3倍动态负载,高负载和低负载的占空比固定在100μs/1900μs,5%占空比。所有这5个挡位都要求12V必须保持在11.2~12.6V(-7%~5%)以内。
更早一版的PSUDG 2.0的要求不一样,占空比高一些,不过它已经是过去式了,我们这里不展开讨论。
另外一方面是12VHPWR接口的额定功率配置。简单讲就是1000W的电源才可能配置额定450W的12VHPWR接口,1200W的电源才会配额定600W的接口。750W和850W的电源,按标准来是只能配额定300W的12VHPWR接口,Intel不推荐小牛拉大车。
4、FCPOWERUP的ATX 3.0测试项目和报告包含哪些内容
在今年2月份Intel更新了PSUDG 2.01即ATX 3.0的第二版之后,我决定将ATX 3.0的核心项目融合到目前的FCP显卡兼容性项目,毕竟FCPOWERUP用脉冲方式来测电源的显卡兼容性比Intel还早了两年多,ATX 3.0提出的初衷就是为了解决显卡峰值功耗问题,不融合就有重复的测试项目了。Intel的ATX 3.0测试项目上面已经说过了,核心是4+1个超载项目,而FCPOWERUP的ATX 3.0测试项目则包含了更多的内容。
目前FCP显卡兼容性包含以下的项目,出现在测试部分最后第五章节的“FCP显卡兼容性”,分别是:
5-1. 电源的ATX 3.0性能。也就是上面说到的4+1挡超载部分,使用高速电子负载仪进行测试。不支持ATX 3.0的电源将按传统的动态过载方式测出峰值输出能力。
5-2. 12VHPWR接口供电挡位兼容性情况。主要测试接口是450W挡的还是600W挡的,现阶段基本没有厂家推出150W和300W挡的12VHPWR接口的设定。
5-3. 12VHPWR线材满载发热情况。使用电子负载拉满600W一小时,使用热成像仪记录发热情况。早期烧毁接口的案例不少见,如果没测试,大部分用户对线材温度的问题心里是没概念的。后期我会取消掉这个项目,读者可能第一次看到这个项目,不过我已经测了不同品牌型号累计几十个样品了,测多了意义不大。
以下以金河田白金牌A+1050W的测试结果为例,4挡整机的动态过载加上1挡12VHWR接口单独的3倍过载测试,按Intel PSUDG 2.01 ATX 3.0设计指南,小于1200W的电源的12VHPWR接口的3倍动态只需要测450W这一挡,所以我们按Intel的要求来测,从450W到1350W之间跳变。基本上12V的电压都能处于要求的范围内,且电源运行正常。
如果电源测试中电压符合要求,则为合格。如果电源关机、炸机,则视为测试不合格。注意,我的评判标准,对电压过冲、欠冲幅度的要求要宽松一些,原因后面会说。
示波器截图,可点击放大:
超载200%,5%占空比,12V电压11.87~12.39V
超载180%,8%占空比,12V电压11.92~12.44V
超载160%,12.5%占空比,12V电压11.98~12.39V
超载120%,25%占空比,12V电压12.13~12.3V
12VHPWR接口3倍超载,5%占空比,12V电压11.83~12.39V
12VHPWR接口供电挡位兼容性情况
本项目使用的显卡测试平台配置如下,不同的测试使用的平台可能会不同:
配置 | 型号 |
---|---|
处理器 / CPU | Intel Core i9-13900KS |
主板 / MB | ASUS ROG Maximus Z790 Hero |
内存 / RAM | Hynix DDR5-5600 16Gx4 @6400 |
固态硬盘 / SSD | Intel Optane 905P 380G |
WD SN850 2T | |
显卡 / Graphics Card | NVIDIA RTX4090 |
MSI RTX3090Ti / ROG Strix 3090 | |
散热器 / Cooler | NZXT Kraken Z72 + GentleTyphoon GT3000 x3 |
显示器 / Monitor | EIZO CS2740 |
示波器 / Oscilloscope | Tektronix MDO3014、MSO44 |
电流探头 / Current Probe | TCP0150 + TCP0030A |
操作系统 / OS | Win11 |
测试软件 / Benchmark | LinX 0.65 |
Furmark 1.34.0.0 | |
msi afterburner | |
GPU-Z 2.5.3 |
使用msi afterburner解锁4090的PL,运行Furmark,可以在GPU-Z中看到4090显卡16Pin的输入功率达到570W以上,故可以判定金河田白金牌1050W这款电源的12VHPWR接口实际上是一个600W挡的接口。虽然按Intel的要求,1050W这样功率档次的只需要配置450W的12VHPWR接口,不过市面上大瓦数的ATX 3.0电源常见的操作还是会把它往高功率来配置。
12VHPWR线材满载发热情况
使用电子负载将12VHPWR接口拉满600W一个小时,使用热成像仪拍下热成像图。
别看图片红色区域很多,实际上温度并不高,室温在26℃左右,电源背板插座处温度最高在38.8℃,线身最高在37.9℃,远端的12VHPWR插头在34.9℃。PVC线材适用温度一般可以到80℃,这个工作温度没有问题。
以上为完整的FCPOWERUP的ATX 3.0电源测试项目,后续肯定是还要继续完善、修改、迭代的。
5、我是对Intel ATX 3.0和PCIe 5.0有什么看法。
5-1、标准模糊。
说得通俗一点就是双标,比如带12VHPWR的和不带12VHPWR接口的电源在不同的状态下都能算是ATX 3.0电源。是不是电源提供了原生的12VHPWR插座才算是真正的ATX 3.0电源呢?不好说,完全是到了最近有一些案例我才能有一个大致判断的,看文档完全凸显一个模糊。像这样的情况不止出现在接口问题上。
5-2、扯得太大了。
ATX 3.0约束PCIe设备最高功耗是600W x3倍,那么峰值最高要求1800W就可以了对吧?不是的,实际上那些1600W的ATX 3.0电源还是需要跑3200W才能算合格,实用价值已经不那么大了。
5-3、约束了电源厂,不一定能约束板厂。
电源厂是很听话的,Intel让做2倍输出就做2倍输出,NV让做235%输出就做235%输出,成品的价格实际上没有很大涨幅。但是另外一方面,板厂连PCIe CEM都有违反的时候,指望板厂遵守ATX 3.0也不太现实。至少截至目前我观察,ATX 3.0要求显卡最高3倍TGP峰值,有哪个板厂公开过峰值功耗吗?Intel建议用弹片式的12VHPWR端子,减少温升发热,目前好像也没听说有电源厂或者板厂改进,欢迎评论区补充。
5-4、双8Pin-12VHPWR模组线性能更好。
发热更低,机械性能更好,总的来说,12VHPWR其中的两个“显卡到电源”的Sense Pin目前还没有任何功能。在没有提供新功能的情况下,使用这种旧的接口提高了电源接口的可靠性。不管海盗船是不是为了清理旧款电源库存才整出了一些没有原生12VHPWR接口的ATX 3.0,我是比较认同用双8Pin直连12VHPWR的模组线,为旧款电源提供了不错的扩展性能,至少目前带功耗比较低的40系显卡是可用的(接口的承载电流发热等方面不需要考虑峰值功率,而是计算平均功率)。
其实PCIe组织和Intel如果觉得PCIe 6+2Pin的12V组数太少(只有3组),也不想换成本更高的连接器,更好的方案是显卡改用和CPU供电一样的12V ATX/EPS 8Pin接口,一个接口就有4组12V,可靠性和传输能力也都有保障。
5-5、判定标准问题
ATX 3.0标准要求过载测试中5个挡位的12V电压必须保持在11.2~12.6V(-7%~5%)以内,为什么下限是-7%而不是PCIe CEM 5.0的-8%,为什么之前测动态只需要测12V的80%,上限也是+5%,现在超载200%也用+5%的判定标准,过分严格。
以我的理解,高频测试中受到线路的阻抗等因素影响,很难避免这种电压过冲,而且幅度会很大,但要抹平这种电压过冲又比较容易,堆输出电容就行了(但堆电容是解决不了电源过载关机的),Intel指定带的容性负载比起板卡的实际情况,容量有一些偏小,这就导致了很多电源测试出来电压都非常临界,但这种临界的电压对板卡而言却又是比较容易承受的,电容和MOS的耐压值都是比较高的,电容普遍16V,MOS可以到25V以上,降额使用也可以符合工况的。当欠压不是很低时,显卡也能正常工作。
Intel PSUDG 2.01 ATX 3.0设计指南在今年2月份改了一次之后在我看来还有很多不合理之处,不过目前我们还是按照PSUDG 2.01推荐的负载来执行测试,不排除后面Intel又会再次更新。但判定方面,我不完全按照Intel的来,电源和显卡测得多了,我自己有更合理、实用的理解。现阶段只要电源不关机、不炸机、动态超载波形不失控就不错了。
本文完,欢迎有不同观点和看法的读者评论区留言。
大佬更新了=,=竟然没休息!!!留个爪印,晚上回来恶补一下电源知识
终于更新了(可以看ATX3.0电源评测了(
想問下站長40系顯卡測試有結果了嗎?等2個月多終於看到又有新的文章更新了。
之前看網站,都顯示還在測,今天看到發現拿掉了,是否已經有初步的結果了?
想知道現在手上這顆MSI MEG 1300Ai扛不扛的住手上的4090 suprim X,之前買的時候有支援原生ATX3.0的高瓦數沒幾家可選,
只好先挑瓦數較大的,不過最近又看到4090直出的也燒了,到現在顯卡還是鎖功耗不敢全力跑。
@FatesifaeveM: 如果说的是端子融毁,基本是线材(尤其是转接线)的问题,和电源没有什么关系,Gamers Nexus做过相关的研究测试。瞬时功耗方面4090似乎做的反而比以前的30系还好(可能是台积电工艺的功劳)
我是买的技嘉电源ATX3.0电源,技嘉850\1000W pcie 5.0 的12Vhpwer CABLE 一直开始都是四面弹片结构,所以对烧毁显卡端子是比较有保护的