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PCIe 5.0供电规范:12V 600W如何实现?

企业存储技术  · 公众号  ·  · 2019-11-16 08:30

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玩过显卡的朋友估计对 6pin 8pin +12V PCIe 辅助供电接口都不陌生了。记得我在《 IB 时代的 GPU 服务器: 48V 和液冷哪个先行? 》中曾经介绍过,在 OAM OCP AcceleratorModuleDesign )规范中, 12V 最高支持到 350W GPU 等计算模块,而 48V 可以达到 700W TDP



相比之下 PCI-SIG 选择继续在 12V 上下功夫 ,目前PCIe 3.0的单卡最大功率只有 300W ,可以由主板 75W + 8pin 150W+ 6pin 75W 供电合并达到。未来 PCIe 将支持单个连接器 +12V 供电 600W ,大家猜猜用的多少 pin 实现?

PCIe 5.0 供电: 600W 需要 12V 55A

本文将引用 3 家公司的资料(网盘下载链接见文末),首先是连接器 / 线缆大厂安费诺( Amphenol )。

背景中提到, PCIe Gen 5 需要新的电源连接器。 600W 如果用 48V 只要不到 15A 电流,而 12V 则可能要 55A

上图即 Amphenol 12V 600W 设计,不难看出应该是用于机箱外供电连接的。大家可以留意下铜片的宽度和导线的粗细。

2 份资料来自 TE Connectivity

TE 说他的 600W 只需要 4pin 12V ,也就是每条 +12V 导线承载 30A 电流,因为还有 2 条地线。如下图:


这个看起来,还是像用于机箱外部供电的线缆吧?我要讨论的重点在下面。

300W 6pin 600W 14pin 16pin 连接器

BellWether 这家公司我不算熟,所以尽量以谈技术为主。

上图左边的连接器,在供电线缆的中间还有 12 条信号 pin ;右边则是在 3mm x 3mm 的矩阵里,用中间 4 条作为信号线,显然后者的做法成本较低。

这里 Bellwether 还做了点竞品分析,拉上了 Amphenol 和制造巨头 Foxconn ,好像对 Molex 不是太有利?其实从技术角度我是尊重 Molex 的,还记得十多年前,我在服务器主板厂商工作时的老板曾在一次发布会上说:“插接件我们选择用最贵的 Molex ,因为品质 ”。

毕竟是过去的一家之言,我们还是回到技术来。上表中提到 6pin 可以供电 300W 14pin 16pin 连接器都支持 600W ,其中后者包含了 4pin 信号线。


图片可点击放大,以下同

这里就开始计算功率了。

300W 6pin 连接器,公式为 3 +12V 导线数) x 10.5 (电流 A x 11.04 (电压 V = 347W

600W 14pin 连接器,公式为 7 +12V 导线数) x 8.5 (电流 A x 11.04 (电压 V = 656W

600W 16pin 连接器,公式为 6 +12V 导线数) x 10.5 (电流 A x 11.04 (电压 V = 695W

其中特别指出, 6 +12V pin 达到 66A 的电流,需要用 16AWG 铜导线 AWG 是粗细单位,数值越大,导线的直径越小。

前面写的电压不是正好 12V ,而是按照 +-8% 容许误差范围 中的下限值来计算,对应的上限就是 12.96V

上面是连接器的参考图。毕竟我还是主要关注机箱内部供电,最终相当于 600W 12pin 电源线( 6 12V+6 条地线)来实现,一个重要的指标是 连接器 / 线缆的耐流值—— 10.5A-11A

当前连接器 / 线缆耐流值:普及 6A 8-9A 优秀

我写这些对于当下又有什么用处呢?不知大家有没有计算过, 6pin 75W 供电和 8pin 150W +12V 也是 3pin )每条线的电流是多大,是不是连 5A 都不到?

所以在有些时候,我们就能看到单 6pin to 6pin ,或者单 8pin to 8pin+6pin 这样的转接。怎么简单衡量其合理性呢?

点击可放大显示

上面照片为 Dell Precision R7920 工作站,其硬件(除显卡等)与 PowerEdge R740 服务器共用 2U 平台。我标红圈的部分有 2 225W GPU/ 显卡供电连接器 ,就是分别可以通过线缆 8pin 8pin+6pin 的设计。对于主板上的 8pin 来说,每条 +12V 导线的额定电流就要支持到 6.25A (可能还要预留浪涌)。此时,普通耐流 6A 的连接器和线缆就不合适了, 8A-9A 级别器件在目前还算优质的

扩展阅读:《 Dell PowerEdge R740xd 解析:服务器只看参数那就错了

其实塔式工作站的显卡供电也是类似情况,负责任的大厂从每个零件的选料、公式计算到测试都有严格的流程。比如我们有时看到某款机型官方未正式支持 GeForce RTX 2080 Ti ,这款高端消费显卡带有双 8pin PCIe 辅助供电,也就是瞬间运行功耗可能超过 300W 。如果换成 DIY 的做法肯定不会这么严谨和保守。

2080 Ti 跑到 250W 时, 3 +12V 供电线的电流合计 16A 左右。可见桌面产品对材料的要求一般没有企业级那么高。

上图是我在《 460W 电源能否带动 GeForce RTX 2080 Ti 显卡? 》一文中测试的 Precision 3630 Tower 工作站。

一周前写的《 SolidWorks 渲染测试: CPU & GPU 光线追踪性能、画质对比 》,我也提到了 225W 以上档次的显卡还是推荐 850W 机箱电源选项,特别是 GeForce 有时候自动超频啥的,对 TDP 功耗的遵守不像 Quadro Tesla 那样严格。

参考资料链接: https://pan.baidu.com/s/1m5sGvtXKltlXkymfmLICxQ 提取码: fhm2



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