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超能課堂(312):好使好用的ATX12VO電源,為何至今推廣緩慢?

在今年3月份,英特爾正公開了ATX 3.0電源設計指南,與之同步公開的還有ATX12V 2.0電源設計指南。前者在PC DIY玩家群體中引起了廣泛的討論,不少電源廠商也是馬上跟進,在現有的產品上引入部分ATX 3.0特性,並著手開發完全符合ATX 3.0要求的電源產品。相比之下後者就顯得有些默默無聞了,隱約有種「無人關心」的感覺。其實不僅僅是ATX12VO 2.0設計指南,應該說整個ATX12VO電源體系在PC DIY領域中都沒有什麼熱度,難道說ATX12VO電源最終又要落得跟BTX架構那般黯然收場嗎? ATX12VO電源真的推廣緩慢嗎?  首先需要明確的是,按照當前PC硬體的發展趨勢,ATX12VO電源是會更適合未來需求的,而且與BTX架構必須顛覆現有設計的做法不同,ATX12VO 2.0電源在設計上與現有的ATX12V電源包括未來的ATX 3.0電源都是高度相似,甚至要更為簡單,畢竟ATX 3.0電源仍然需要兼顧+12V、+5V、+3.3V、-12V等多個電壓,而ATX12VO 2.0電源則只需要做好+12V即可,對於電源廠商而言設計難度以及生產壓力都更小,現有的PC電源特別是模組化產品基本上不用做太大的改動即可兼容甚至轉變為ATX12VO,因此ATX12VO電源的推廣阻力並不是硬體本身。 其實ATX12VO電源並不是推廣困難,事實上現在已經有多家廠商在自家的OEM品牌機中使用了ATX12VO電源,甚至有些廠商在ATX12VO電源設計指南發布之前,就已經用上了類似的設計。因此ATX12VO電源已經具備了相當可觀的市場規模,只是並沒有在PC DIY市場得到廣泛推廣,甚至可以說是沒有進行搞過推廣而已。那麼到底是什麼原因讓ATX12VO電源幾乎無法在PC DIY領域中推廣,至少短時間里無法快速推廣呢?這就要說一下ATX12VO電源與主板廠商之間的關系了。 ATX12VO電源與主板之間的關系 關於ATX12VO電源,我們在《超能課堂(247):那個只有+12V 輸出的ATX12VO電源,它厲害嗎?》文章中就已經進行了簡單介紹,其相比現有的ATX12V電源,主要區別就是拿掉了+5V、+3.3V、-12V等輸出電壓,只保留了+12V輸出,即便是新近公布的ATX12VO 2.0設計指南,也只是加入了ATX 3.0的相關要求,如PCI-E 5.0供電以及12VHPWR接口等,並沒有改變其「12V Only」的設定。 然而ATX12VO電源設計指南並沒有改變PC硬體需要使用多種電壓的事實,因此為了滿足硬體兼容性的需要,即便是電源改用了ATX12VO設計,但是PC系統中依然需要+5V以及+3.3V等電壓,以供不同的硬體產品使用。那誰來負責這些「其它電壓」呢?倘若還是電源直接負責,那麼ATX12VO設計就失去其價值了,因此這個重任就落到了主板廠商身上。我們可以看到採用ATX12VO設計的主板不僅僅有電源輸入接口,其還需要配置電源輸出接口,通過連接模組線的方式為其它硬體,例如SATA硬碟等進行供電,此外主板上還要留出空間安置+5V與+3.3V的DC-DC電路,這樣才能滿足PCI-E或者M.2插槽的供電需求。 ATX12VO電源改用了10pin主供電接口 從這里我們就不難看出,其實ATX12VO電源只是將原本ATX12V電源中的部分組成轉移到了主板上,雖然方便了電源廠商的設計和生產,也有利於拉低電源產品的成本和售價,但是卻給主板廠商帶來新的困難以及更多的額外成本,此消彼長之下消費者未必能從中獲利。更關鍵的是ATX12VO並沒有改變行業現有狀態,與維持原狀並沒有本質上的區別,這就使得整個PC DIY行業都缺少了推廣ATX12VO的動力。 其實早在英特爾第12代酷睿處理器發布之前,就有傳聞稱英特爾打算強推ATX12VO電源,要求PC DIY領域的主板廠商和電源廠商配合作出改變。但如今的狀況證明,即使英特爾當初真有這個打算,他的計劃大機率也是落空了,如今ATX12V電源依然是PC DIY領域中的絕對主流,多數主板也仍然採用已有的設計體系,雖然在ATX12VO設計的產品上確實要比以往有更多的發布,但多數都只是停留在發布的概念,並沒有真正落實到生產和推廣上。 相比之下OEM品牌機廠商在ATX12VO的應用上就更加積極了,畢竟他們的產品是做整體考慮的,+5V與+3.3V是放在電源里還是主板上,對於他們的整體設計而言並沒有太大關系,因此ATX12VO在OEM品牌機上的推廣顯然要更加順利,這也是目前ATX12VO電源的主要市場。 ATX12VO屬於未來,對PC DIY來說時間尚早 其實我們在之前提到的文章中就有說到,PC中的任何一種新規產品,如果缺少與之相互搭配的硬體,那麼其在推廣上必然是困難的。誠然ATX12VO電源算得上是大勢所趨,然而現在有的ATX12V電源不僅技術成熟,而且擁有龐大的市場,關鍵是在未來一段時間里都不會成為瓶頸,這點從英特爾發布ATX 3.0電源設計指南就可以看出,上游廠商並不認為現有的ATX12V電源會阻礙PC硬體的進一步發展。 在這樣的指導思想下,主板廠商和電源廠商自然不會輕易求變,至少不會是那種挑戰現有遊戲規則的變化。相比之下講究徵集方案的OEM品牌機廠商就沒有這方面的顧慮了,因為他們的產品在設計上是做整體考慮的,要做的是緊跟行業標準,所以在ATX12VO電源推廣上,OEM品牌機領域就要更加順利,進展也要更加快速了。 配置有12VHPWR接口的ATX 3.0電源才是當前值得關注的重點 那麼什麼時候我們才能看到ATX12VO電源在PC DIY領域實現大規模普及呢?老實說現在談這個事情還有點為時過早,這是一整個行業的事情,並不是一兩個品牌就能作出決定,即便有龍頭企業牽頭實行,也需要其他廠商願意配合實行,就如制定ATX12VO 2.0電源設計指南的英特爾,也不是沒在類似的事情上栽過跟鬥,當年的Rambus記憶體以及BTX架構就稱得上是前車之鑒。因此對於玩家而言,現在就緊盯ATX12VO電源是一件非常不現實的事情,如果確實是講究追新的話,ATX 3.0電源才是接下來真正值得關注的重點。 ...

超能課堂(181):我們為什麼需要4+8pin CPU供電接口?

目前主流的PC主板上至少會配置兩種供電接口,一種是24pin主供電接口,另一個則是CPU供電接口。與前者相對固定的形態相比,後者的配置就比較變化多端了,早期的標準配置是4pin接口,8pin接口多用於中高端主板上,而現在8pin接口已經逐步成為主流,中高端板型上配置的多是4+8pin接口,旗艦級主板則是2個甚至是3個8pin接口,以滿足不同狀況下的CPU供電需求。 從CPU供電接口的配置越來越高這點來看,我們不難得出這樣一個結論,那就是CPU的功耗是越來越高了。這個結論似乎與我們的認知有些矛盾,因為新的CPU會採用更先進的製程工藝,而更先進的製程往往會帶來更低的功耗。但實際上這是相對而言的,在性能與規模相同的情況下,更先進的製程工藝確實能帶來更低的功耗,但反過來說那就是在相同的功耗下,先進的製程工藝往往可以帶來更高的硬件規模和更高的性能,對於廠商而言,其實它們更傾向於後者,因此新的CPU往往是有着更高的性能與更高的能耗比,但是就功耗而言,新的CPU還真的不一定比舊款產品更低。 為什麼CPU供電接口會發展到4+8pin這樣的規格? Z370主板(左)多數配置8pin CPU供電接口,但Z390主板(右)則基本配置4+8pin CPU供電接口 CPU供電接口從4pin過渡到8pin的分界線,現在已經很難追溯了,因為兩者確實混合使用了很長一段時間,即便是現在的部分低端主板我們也仍然可以看到4pin供電接口的存在。然而在中高端主板上,單8pin供電接口與4+8pin供電接口的分界線就要明顯得多了,以英特爾陣營為例,在其第八代酷睿處理器加Z370主板的搭配上,單8pin供電接口基本上是主流,而到了現在第九代酷睿處理器加Z390主板的搭配上,4+8pin已經成為了標配,這里面除了有「Z390定位比Z370更高」的需求外,第九代酷睿處理器有着更高的功耗需求這點恐怕也是「功不可沒」。 在目前英特爾的Package Power Control封裝功率管理規范中,第八代/第九代酷睿處理器封裝功率管理一共分為4個功率極限檔,從小到大依次是PL1、PL2、PL3和PL4,其中PL1就是我們常說的TDP,從PL2開始則意味着CPU功耗超出TDP的范圍,一般是Turbo Boost頻率下滿載運行或者是手動超頻使用,PL3和PL4則是比較難以觸及,一般情況下不會出現如此高的功耗。 一般來說處理器的PL2值是PL1也就是TDP的1.25倍,不過從第九代酷睿處理器開始,英特爾引入了酷睿i9這個系列,其最高端的酷睿i9-9900K有着8核16線程、最高睿頻5.0GHz的高規格,因此其PL2也是高於正常水準,達到了210W的水平。只是按照一個8pin供電接口可提供336W±5%的功率計算,即便主板供電的轉換效率為85%,那也可以為CPU提供286W±5%的功率,理論上足夠酷睿i9-9900K處理器使用,也就是說照目前的需求來說,單8pin接口基本上還是夠用的。 英特爾在2018年提出的CPU供電(+12V2)需求 那麼為什麼絕大部分的Z390主板都會配置4+8pin甚至更高規格的CPU供電接口呢?如果單看英特爾公開的第八代和第九代酷睿處理器的相關規格,我們確實不能發現些什麼,但是在2018年里英特爾提出的ATX12V 2.52電源設計規范中,就有一個關於+12V2也就是CPU供電的需求,我們可以看見TDP為95W的處理器對應的供電需求是持續22A/峰值29A,也就是相當於持續264W±5%/峰值348W±5%的供電需求,而剛剛我們也提到了,單個8pin CPU供電是336W±5%的功率,數字上來看是無法滿足英特爾規范需求,因此只能將其擴展至4+8pin接口方能滿足規范,後者的組合可以提供相當於528W±5%的功率,已經可以滿足TDP為140W的CPU的供電需求。 英特爾在2017年提出的CPU供電(+12V2)需求 而在2017年里英特爾公佈的ATX12V 2.4電源設計規范中,TDP為95W的處理器只需要持續16A/峰值18A的電流需求,相當於持續192W±5%/峰值216W±5%的功率,這樣計算的話,一個8pin的CPU供電接口就足夠了。這個時候我們不妨回過頭去看看,第八代酷睿處理器和Z370主板是在2017年9月發佈的,而第九代酷睿處理器和Z390主板則是2018年10月發佈的,正好分別是ATX12V 2.4版與ATX12V 2.52版標準公佈後推出的,雖說這是PC電源的設計規范,但作為對應時期的產品,新主板在設計上肯定也是要參考相應規范的。 那麼我們是否必須把CPU供電接口都插滿才能開機呢? 剛才我們也提到了,按照目前酷睿i9-9900K已知的PL數據,即便其長期工作在PL2范圍之內,單8pin接口也仍然滿足其功耗需求,那麼4+8pin的供電真的有這個必要麼?如果說酷睿i9-9900K已經確定是Z390主板的極限,那自然是沒有這個必要,但是按照目前的發展趨勢來看,英特爾似乎有計畫推出更高規格的產品,目前我們無法確定Z390主板最終只會用到8核16線程,而不是10核20線程、12核24線程的處理器,如果後者真的存在,那它的功耗未必不會超過酷睿i9-9900K,這個時候單8pin供電接口就可能會觸及極限,相比之下4+8pin的靈活性就更大了,畢竟可以支持到TDP 140W的處理器。 只是就目前的狀況而言,單8pin的CPU供電仍然可以滿足正常狀態下的使用需求,因此絕大部分的主板並沒有強制要求必須把4pin和8pin供電接口都接上後才能開機,一般來說只要把8pin接口接上就可以正常使用了。但如果玩家喜歡超頻,而且使用的還是酷睿i9-9900K這樣的旗艦處理器,那把CPU供電接口全部接上還是很有必要的,這樣CPU不僅可以獲得穩定的供電,也可以避免單個接口電流過大導致的發熱異常問題,對整機安全也是一種保障。 配置雙8pin或更多CPU供電接口的主板更適合超頻玩家使用 當然如果你真的需要將酷睿i9-9900K長期超頻至一個較高的頻率使用,那我們建議你選用供電規格更高的主板產品,例如配置有8+8pin CPU供電的主板,理論上這種主板可以承受相當於672W±5%的CPU供電,這樣的話兩個CPU供電接口在分攤電流之後,各自的負載都可以維持在合理的水平,更有利於延長主板以及CPU接口的使用壽命。 另外在一些旗艦級的主板上,我們還可以看到有3個8pin CPU供電接口的設計,理論上這就相當於是1008W±5%的供電輸入了,這樣的設計一般來說就只有兩種目的,一種為了滿足針對極限超頻時的瞬時功率,但更多時候是為了讓電流得以更好地分攤,盡可能地降低CPU供電接口的發熱,對於需要長期滿載CPU使用的平台,例如個人工作站等是比較有利的,對於這樣的平台我們認為把所有的供電接口都插滿才是比較靠譜的做法。 來源:超能網

超能課堂(158):怎樣的電源才可以稱之為ATX電源?

相信大家看我們的電源評測也看得不少了,大部分玩家都知道桌面PC上的電源通常為ATX電源,對電源產品稍有瞭解的玩家也會知道,除了ATX外,行業內其實還有SFX、CFX、LFX、TFX、Flex ATX等多種規格的電源產品,其中SFX常見於小型的桌面PC平台,其它規格的電源則多地用在商業和工業領域。不過ATX電源的准確名字就真的是「ATX電源」嗎?ATX電源是基於什麼標準定義的?這些問題恐怕不是每一個玩家都可以輕松回答,今天我們就給大家理一理,簡單講講關於ATX電源的那些事。 標準ATX架構的PC電源(圖片為酷冷至尊MWE GOLD 550電源) ATX電源有什麼來頭? ATX架構以及相關標準是英特爾在1995年時提出的,最早是面向主板而制定的,與基於AT架構主板打造的PC產品相比,基於ATX架構主板打造的PC要更為「模組化」,因此ATX架構的出現可以說大大促進了讓後來PC DIY的發展。時至今日,ATX依然是目前PC系統的主流架構,即便英特爾曾經在2003年試圖退出新的BTX架構用於取代ATX,但是由於各種兼容性問題,BTX架構在2006年就被英特爾放棄,ATX架構依然是最終贏家。 而ATX電源的相關規范則是ATX架構的一個重要組成部分,與ATX主板一樣,其主要是用來取代AT電源。ATX電源與AT電源最大的不同時,後者不支持「軟開機」和「軟關機」,機箱上的電源開關是直接連接到電源內部的,打開就進入開機狀態,關機則直接切斷電源,而因此當時的AT電源一旦損壞,要更換起來會有一定的難度。 而ATX電源的開機和關機則是通過主板發出的信號執行的,這讓未來的定時開機、定時關機以及遠程開機等功能的實現鋪下了發展的道路,同時也有效提升了系統數據的安全性,畢竟以AT電源的設計,關機時很可能數據還沒有完全寫入硬盤,而ATX電源在正常情況下是會自行等到系統發出「可以關機」的信號後再切斷電源。 現在的ATX電源有+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB五路輸出,曾經的-5V已經被去除 當然ATX電源相比AT電源的改進可不僅如此,首先其定義了+12V、+5V、+3.3V、-12V、-5V和+5VSB六路輸出,其中+3.3V的設計與+5VSB的設計尤為重要,前者讓眾多+3.3V供電的設備可以直接取電,而無需像使用AT電源那樣從+5V取電,再通過額外的電壓轉換器轉為+3.3V使用,+5VSB則為主板提供了待機時供電,讓遠程喚醒、定時開機等功能更容易實現;其次它的主電源接口相比AT電源也做出了重大變化,加入了防呆設計,接口插錯導致硬件燒壞的事情大幅減少;最後英特爾甚至希望通過ATX電源為主板與CPU進行散熱,早期的ATX架構PC確實如此,其電源風扇採用的是進風設計,進來風流不僅可以冷卻電源內部的元件,也可以為CPU和主板提供散熱風流,可謂「一舉多得」。 後來隨着PC的發展,ATX電源的相應規范也一直在進行修正,例如原本的散熱風扇設計被證明是「多此一舉」後,英特爾馬上就將這個設計從「強制要求」改為了「廠商選配」。當然最為重要的改變是在1999年的時候,英特爾發佈奔騰4處理器的時候,發現原有的ATX電源規范已經無法滿足處理器的供電要求,遂修改相應的要求,將原本「CPU由+5V供電」的設定改為了「CPU由+12V供電」,ATX電源規范也就升級為ATX12V規范並沿用至今。 因此現在的ATX電源嚴格意義上來說應該叫「ATX12V電源」,不過既然ATX12V規范是從ATX規范發展而來,那麼大家將ATX12V電源統稱為「ATX電源」自然也是正確的,這點就不必過於糾結了。 怎樣的電源才可以稱之為ATX電源? 從廣義上來說,ATX電源就是「用在ATX架構PC上的電源」,然後我們再根據其所應用的不同規范,再細分為不同版本的ATX電源。目前比較常見的是ATX12V 2.31版電源,雖然它們在內部結構上各有不同,但是我們大體上可以總結出以下三個共同點: - 電源寬度為150mm,高度為86mm- 擁有+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB五路輸出,其中+12V為主要供電- 符合英特爾電源設計規范的電氣性能 標準ATX電源長度是14cm,但長度達到18cm的ATX電源也比比皆是(圖片為鑫谷昆侖650W電源) 不用懷疑,目前市場上的ATX12V 2.31電源,共同點大都只有這三個,雖然英特爾有一份完整的電源設計規范,但很多設計都是對廠商放開的,允許他們自行定義,例如電源的長度,按照英特爾的要求,標準的ATX電源長度應該是14cm的,但事實上目前市場的電源產品,16cm/18cm長度的比比皆是,因此英特爾的電源規范其實是一種參考標準,完全按照這個規范打造的電源是必然符合ATX架構的,不按照要求設計則可能會存在兼容性問題,具體尺度則由廠商自行決定了。 各路輸出的最大紋波要求 各路輸出的電壓穩定性要求 當然英特爾對ATX電源提出的要求可不僅僅是輸出電壓設定以及基本尺寸那麼簡單,他們還對電源各路輸出的基本電氣性能有明確的規定,例如大家都比較熟悉的紋波,英特爾要求+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB的最大輸出紋波不超過120mV/50mV/50mV/120mV/50mV,另外電壓調整率與電壓偏離度都有不超過±5%的需求,還有各路輸出的保持時間、不同負載下的動態響應、拉偏狀態下的各路電壓變化等等,這些都是硬性要求,有興趣的玩家可以自行查閱,這里我們就不一一敘述了。 現在的ATX電源規范經歷了哪些變化? 現在我們常說的ATX電源規范,實際上多指ATX12V電源規范,其1.0版是在2000年2月份有英特爾發佈的,而在最新的PC電源設計規范中,ATX12V電源規范已經發展到2.52版本,變化肯定是很多的,當中有些規范要求一直再加強,當然也有不少要求被舍棄,例如之前提到的「風扇進風設計」就被英特爾放棄,-5V的供電也在ATX12V 1.2規范中被舍棄,原本的20pin主供電接口則在ATX 12V 2.0版本中被擴展至24pin,同期還加入了SATA供電接口的相關要求,+12V供電的能力則是在一直被加強,不過在ATX 12V 2.0中強調的「多路+12V輸出,每路輸出不得超過20A」則在ATX12V 2.3版規范中去除,單路+12V輸出重新成為主流。 下面我們給大家整合了一下不同版本的ATX12V規范有什麼變化,為了便於大家閱讀我們只列出重點改變: ATX12V 1.0 - 增加+12V供電能力- 額外4pin接口為CPU提供+12V輔助供電 ATX12V 1.1 - 增加3.3V的供電能力 ATX12V 1.2 - 不再要求提供-5V供電 ATX12V 2.0 - 確定+12V供電的主要地位,並增加+12V供電能力- +12V供電採用兩路設計,每路最大電流不超過20A,配置獨立的過電流保護- CPU採用+12V獨立供電- 主供電接口從20pin修改為24pin,增加了額外的+3.3V/+5V/+12V供電線路- 增加SATA供電接口 ATX12V 2.1 -...