自RTX3090ti开创性更换供电接口为12VHPWR直到如今RTX5090的发布上市,不少PCDIY玩家对发生在这些高端型号显卡上的供电接口烧毁问题有所耳闻。
对我来说不算新鲜事,本人作为在服务器技术领域深耕多年的潜水老炮,很多年前就见过和听闻过类似现象,只不过都是发生在高功耗服务器主板上的EPS 12V供电插座烧毁,说到这里我要隐晦的批评一下某嘉,服务器主板烧供电插座的案例是我听闻过的最多的。造成供电插座烧毁的问题原因无一例外都是和这些因素有关:端子压接缺陷(工艺和质量问题)、插头老化松动或腐蚀(老化问题)、负载过高或超出安全负荷(使用或设计问题)、插座安装或端子接触不良(工艺问题)、线材不达标(质量问题)、运行环境超过安全规范(环境问题)。
那么再来看看上述情况,是否和今天发生在RTX4090及RTX5090上的12V-2×6/12VHPWR插头或供电接口烧毁现象如出一辙。原本我打算继续看热闹,但还是忍不住写一篇锐评,简单分析近些年发生在包括且不限于高端显卡上的供电接口烧毁问题的原因和改进措施。
每一起供电插座烧毁事件,都可以被视为一次《安全冗余红线的警示》。为什么这样说?如果了解一下PC供电端子插座设计标准,就会发现设计之初就考虑到了一个最基本的安全因素:功率安全冗余。
在PC装机时候,电源功率选型通常都需要考虑功率余量至少两倍或三倍,这是每一位PCDIY玩家熟知的基本常识,以防止功率不足导致计算机不稳定以及可能的硬件损坏问题。而PC硬件连接器设计通常对功率安全冗余考虑的更多,比如:
- CPU的EPS 12V 8-pin,由四组总计8PIN组成,其中至少有一组是提供功率安全冗余作用。不少主机板上一般还额外多出一个EPS 12V 4-pin是为了最大化功率安全冗余作用,毕竟家用主机板的使用环境变幻莫测。
- GPU的PCIe 6-pin和8pin,功率部分由三组总计6PIN组成,额外2pin提供插座是否完全插入的检测作用。由于单个PCIe 6-pin和8-pin插座功率上限较低,因此GPU类插座通常以至少两个同时出现,提供合理的功率和更多的功率线对的功率安全冗余。
- 线材可选不同线径AWG规格,包括电子线外皮和纤芯材质,适应不同的场景和成本。
- 连接器端子可选纯铜、铜镀锡。甚至鲜为人知的是端子材质厚度也是可选的,只有亲手DIY过端子的人才深有体会。
- 插座部分的端子一样也可以选择纯铜、铜镀锡、实心针,如今采取实心端子的比较多,因为载流量大导热也略好一些。
- 若均采取优质连接器和插座、且最佳线径与制作工艺情况下,单个EPS 12V 8-pin与PCIe 6-pin和8pin的功率上限至少和带来的功率安全冗余远超过ATX设计的保守值,大约两倍甚至还能更多,因此安全性方面上限足够高。
在理想情况下,完整的功率安全冗余会从上述几个因素充分考量合理设计和用料。但自半导体工艺迈入7纳米之后,半导体制程红利已经快要到头了,各厂家不得不通过压榨功率安全冗余为代价进行所谓的‘升级’和‘性能提升’,没错说的就是RTX5090,当然也暗指那些逐年不断徒增功耗的CPU,尤其是服务器领域的那些产品也不是什么好东西。
若单论12V-2×6/12VHPWR插座的设计思路,其实还算不错。注意这里只针对改进后的12V-2×6设计,理想情况下,1个12V-2×6/12VHPWR无论是体积、功率上限、还是功率安全冗余层面,都是可以平替1个EPS 12V 8-pin的。但是若想用1个12V-2×6/12VHPWR取代两个PCIe 12V 6-pin或8-pin,那就是痴心妄想,因为无论是在物理尺寸的电气性能、散热、还是安全冗余方面,均差于两个PCIe 12V 6-pin。
在这里总结一下12V-2×6/12VHPWR的几个主要的问题:
- 插座物理尺寸较小,压缩了端子尺寸和线径,这是先天缺陷,物理尺寸小就有小的代价。
- 由于物理尺寸较小,因此对线径限制较大,采用粗线径会导致恶劣环境或高负载下热量集中。而采用细线径又会导致功率安全冗余大打折扣,无法完美权衡。
- 总计12PIN的六组功率线缆,假设损失一组冗余,只有五组功率线缆情况下,无法满足400W以上功耗长期安全运行,尤其是当工作环境处于下一条所属的恶劣工况下,功率上限会继续打折。
- 插座物理尺寸较小,热量集中,若例如处于热气流或热量辐射区域,会导致功率冗余折扣,简单推算假设环境温度45摄氏度,例如处于GPU热气流或GPU散热辐射区域,预计功率折扣大约为七折,理论长期可靠且安全负载功率大约为360W以内。
- 连接器不具有明显的肉眼可观察的未插入特征,这和物理尺寸较小有直接关系。
- 综合影响下,导致插座连接器功率安全冗余上限较低,且极易受到使用环境和外部因素影响导致安全功率冗余折扣。
综上所述,再结合近几年供电插座烧毁的案例,不难发现所有案例的负载功耗都是等于大于400W的,因此完全符合我的上述几条结论。
那么PC电源、线材、和板卡厂商该做些什么工作来提高12V-2×6/12VHPWR插座的安全性呢?
- 插座内置或插座根部集成温度传感器,当插座达到特定温升,与硬件通信强制降频或限制功率,避免安全隐患。
- 对于运行功耗高于400W的设备,采用两个12V-2×6/12VHPWR插座,或者三个传统PCIe 6-pin/8-pin插座,增强恶劣环境适应性和功率安全冗余。
- 插座末端设置电压和电流检测器,检测每一组线对的电压和电流,差异超过特定值时亮起告警灯或蜂鸣器,便于问题提前发现。
- 重新设计连接器规范,改为12V-2×8方案,以增加两组线对略微增加端子尺寸为代价,增强单插座的功率安全冗余。
某潜水老炮kmdkai,落笔于2025年2月14日。
本文基于个人在行业内领域的经验分析判断,若部分专业技术性解释方面存在偏差,欢迎指正,我会及时修正。