企业存储技术 · 2020年05月29日

PCIe 5.0供电规范:12V 600W如何实现?

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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《后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。

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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

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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)。

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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。

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上图即Amphenol的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。

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第2份资料来自TE Connectivity。

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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:

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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 6pin600W 14pin和16pin连接器

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BellWether这家公司我不算熟,所以尽量以谈技术为主。

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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。

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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和16pin连接器都支持600W,其中后者包含了4pin信号线。

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图片可点击放大,以下同

这里就开始计算功率了。

300W的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的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的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个+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。

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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。

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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用12pin电源线(6条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双6pin,或者单8pin to 8pin+6pin这样的转接。怎么简单衡量其合理性呢?

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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个225W GPU/显卡供电连接器,就是分别可以通过线缆8pin转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。

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在2080 Ti跑到250W时,3条+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和Tesla那样严格。

参考资料链接:https://pan.baidu.com/s/1m5sG... 提取码:fhm2

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