7 月 082022
 

雖然半導體製程的進步得以讓晶片在相同的性能下更加省電,但出於對於性能的渴望,高性能的旗艦產品也是不斷地將耗電量推向新高,同時也衍生出 Power Excursion 功率陡增、俗稱超抽等與暫態相關的問題。

傳統的 PCIe 6 Pin,因為內部僅有兩條12V 線材,加上對於餘裕量的控制因此控制在可以提供 75W 供電能力,而完整三線的 6+2 Pin 則可以給到 150W 供電。不過現今旗艦卡可以很輕易的來到 450W 甚至更高的耗電,因此要能跟上目前的需要勢必得配置兩個以上甚至三個 PCIe 供電輸入,對於 Layout 空間不是很友善。因此 PCI-SIG 在 PCIe 5.0 規格開始加入了新的供電插座規格 12VHPWR,雙排共12PIN的配置能夠將供電輸入接頭簡化,並且有外部 Sideband 信號可以做供電能力監測,雖後也被納入了 Intel 的 ATX3.0 並且對於超抽的餘裕量有著進一步的定義。不過這也不是我們第一次看到 12VHPWR 接頭了,在先前發表的 RTX 3070/3080 我們就有看到公版 Founders Edition 上面有著類似的 12Pin 電源輸入,而實際上其配置與定義也成為我們看到的 12VHPWR 接頭中的電力供應部分;到了最新的旗艦 RTX 3090 Ti 也正是的將完全體 12VHPWR 給導入。

在 ATX 3.0 規格對於超抽的 Power Budget 與持續時間有比較完整的定義,在 ATX 3.0 規格內,有 12VHPWR 接頭的高瓦電源至少要可以維持 200% 額定供電能力達 100us,代表目前電源都必須做的更強壯一些才行。

而 12VHPWR 插頭本身,供應的額定電流量最高為 55A,供電功率最高為 600W。提供偵測的 Sideband 信號中,目前規定必須的信號為 Sense 0/1 兩條,用來規範電源能提供的 PCIe 功率數量,並且這兩條線是獨立於其餘兩條 Sideband 信號不受影響。值得一提的是在原始的 PCIe CEM Rev5 是僅規範了一條 Sense 0,在 ATX 3.0 才變成了兩條 0/1。


另外兩條選用的 CARD_PWR_STABLE 則是類似於 24Pin 上的 PG 信號,用來指示PCIe 介面卡上的電源工作正常。另一條 CARD_CBL_PRES# 主要的功能就是偵測線材是否已經正確插入,另外也可以做為顯卡與電源溝通所需要 Power Budget 的信號,設計部份是希望利用 Register 來溝通。其中提及了多卡環境時可以透過 CARD_CBL_PRES# 的信號來分配每張卡能取得多少電力。

這次入手技嘉 GeForce RTX 3090 Ti GAMING OC 24G,以及 UD1000GM PG5 一千瓦電源組合,除了前面提到的 RTX 3090 Ti 導入了 12VHPWR 接頭以外,其中 UD1000GM PG5 電源供應器應該也是目前最早市售支援 12VHPWR 規格的產品。接下來就簡單開箱拆解,以及稍微進行一些性能測試。

電源外包裝:主要強調了相容於 PCIe 5.0 規格,也提及了具備 12VHPWR 接頭,不過可以從包裝上的規格發現,他主要還是相容於 Intel ATX 2.31 規範,算是走一個過渡時期提供相容性的解決方案。

本體模組化接線部分:亮點還是在那個 12VHPWR 接座

線材的部分有符合規格中提倡的標示電源供應能力,UD1000GM PG5 的12VHPWR 支援600W 輸出:

顯卡外包裝:屬於一般型號,非 Arous 電競家族產品,型號為 GV-N309TGAMING OC-24GD。

隨附的 PCIe 6+2 轉 12VHPWR 線材:跟電源的 12VHPWR 一比較就知道接線後的繁雜程度。

贈送的顯卡支撐架:高度可調並且有三段連桿可拆解,同時也有橡皮軟墊指華與防止刮傷。

顯卡本體:旗艦卡免不了尺寸特別大,三槽並越肩的外觀相當有視覺衝擊感。提供三個 DP1.4 與一個HDMI 2.1 輸出埠。顯卡本體並沒有甚麼 RGB 燈效,相對低調。三風扇具有正逆轉配置來對抗多風扇的擾流問題,提升風扇靜壓。

背面有金屬外框統合底板來強化整體結構:另外可以看到背板簍空來讓氣流可以順暢的通過。靠前的部分則是可以看到OC/Silent BIOS 切換開關,預設是在 OC 狀態,再往旁看就是 2-WAY NVLINK 接點。

12VHPWR 接頭則是藏在散熱器切削出的空間:

PCB 本體:比原先想像更小的 PCB 撘載超大的 GPU以及壯觀的 VRM。背面則是堆滿 bypass cap。可以看到PCB 上留有另外方向出線的 12VHPWR 空位,應該就留待其他不同設計的型號使用。

散熱器本體用了大面積的 Vapor Chamber 搭配熱管來導熱,而記憶體、電容電感等有可能會有熱量的地方都是以金屬加上迴流焊焊接於 Vapor Chamber 或是鰭片上來輔助導熱:

背板也有導熱貼用來輔助散熱:

電源內裝:UD1000GM PG5 其實就是源於先前的 UD1000GM,加上了 PCIe Gen5 的所需功能,整體還是由 MEIC 代工生產,採用半橋 LLC,二次測同步整流 12V 搭配 D2D 生成 3.3V、5V。做工相當整齊乾淨,電容用料部分則是 APFC 使用日系 NCC KMW 電解,二次側電解則是 TEAPO 智寶、Lelon 立隆混用,部分的固態電容也都是立隆製品。

量測 Sideband Signal 的部分:S3/S4 的 Sense0/Sense1 量測皆對地短接,說明電源支援 12VHPWR 600W 輸出。CARD_PWR_STABLE# 也如同規範,從 3.3V 接一顆 4.7K 上拉電阻,表示這部分已經有實作:

實際量測也可以看到開機後 CARD_PWR_STABLE# 就會 pull high 告知電源顯卡正常工作:

上機前比較一下轉接線與單一 12VHPWR 線材接在卡上的樣子,可以看到整個整齊程度差異相當大。另外轉接線本身重量加上外部 PCIe 6+2 Pin 的拉扯其實是有可能長期讓接頭處發生故障,並且塞入這麼多線也容易在線材端子壓接處產生問題。

簡單跑一下測試,使用 R9-5900X 平台作為基準,室溫約為28度。看 TGP 標準 480W 最高 Boost 516W,比公版 450W 略高一些:

3DMARK:

遊戲功耗、溫度測試:使用 Metro:Exdous 進行測試,每次測試執行三回合;分別有 Extreme、Ultra 兩種不同的 設定檔。

由於這應該是目前第一款市售能夠對應 PCIe 5.0的產品,因此未來還需要一些時間來繼續觀察更多性能與設計的異同。加上這次主要的目的也是把玩一下 12VHPWR 供電的設備組合,先建立一些經驗與體驗,因此就沒更深入的分析用料與性能。

主要可以看到技嘉的 RTX3090Ti 靠著其風之力散熱器維持著不錯的控溫條件,維持不錯的性能持續性,圖表內可以看到在遊戲畫質非瓶頸的 Extreme 設定檔內,大致上都可以維持在不到 70 度的溫度,時脈也是超越 Boost 設定值並且能維持穩定,功耗也可以持續維持在 480W 之譜。從性能紀錄來看,剩下的限制來源則可能是繼續提升時脈所需要的電壓無法再提升卡住了繼續向上 Boost 的機會,整體性能確實是相當不錯。

導入了新規格的供電接頭,除了讓顯示卡供電上限有機會解鎖以外,未來也有機會能看到提供更智慧的管理機能。除了窺見未來高性能產品的發展以外,新接頭也讓線材整理輕鬆了很多,對於高階系統玩家可以省去很多整線的麻煩,讓裝機更俐落以外,化繁為簡也讓系統的可能失效點減少很多。在 12VHPWR 這個特色以外,UD1000GM PG5 的性能就現有的資料來看也算是不過不失,整體做工相當好,性能方面也是過關,大概就是二次測的電容可能已經不太合台灣市場對於用料的胃口。

以上就是來自技嘉的 PCIe 5.0 供電配備套餐初體驗,未來也期待更多廠商開始投入發售新規格產品來刺激一下市場。