¿Merece la pena comprar una fuente de alimentación ATX 3.0 y PCIe 5.0?

Otro tema controvertido por todo lo que hemos visto con las RTX 40 y que como curiosidad, no se debería haber producido. Los fabricantes están lanzando fuentes de alimentación ATX 3.0 y PCIe 5.0 Ready, pero ¿son necesarias realmente para las nuevas plataformas de AMD e Intel, así como las GPU NVIDIA? Pues la respuesta, en parte al menos, ya la ofrecimos en su momento, pero un informe desde Igorlab's da unos datos añadidos que conviene tratar para poder ver el panorama completo.

Hay varios problemas con ambos estándares, donde el más notorio tiene que ver con el conector 12VHPWR tan trillado ya en webs y foros de todo el mundo. La controversia va a irritar a propios y extraños, así que tomadlo con resignación y vamos al lío.

PCIe 5.0, un estándar lanzado a medias y con dudas

Conector 12VHPWR 12+4 pines S1, S2, S3, S4

Pues sí, como comentamos hace semanas tras analizar el datasheet el conector de alimentación 12VHPWR está completo, pero las implementaciones actuales de NVIDIA y los fabricantes de fuentes de alimentación no. Los 12+4 pines son realmente 12+2, donde esos dos deberían hacer sus funciones correctamente y ser "inteligentes", pero no es cierto.

El pin S1 o CARD_PWR_STABLE se encarga de decirle a la PSU que la tarjeta gráfica está dentro de sus niveles óptimos de funcionamiento en lo eléctrico y en tiempo real, proporcionando protección en el sentido de la prevención ante errores. El pin S2 o CARD_CBL_PRES es el más controvertido, porque es el que debería decirle a la PSU si la tarjeta está bien conectada, es decir, si ha reconocido la GPU, lo que debería de haber evitado todas las muertes de RTX 40. El S3 es un cable de temperatura, que debería medir la misma en el conector y el S4 es desconocido, porque vendrá en la nueva revisión del estándar.

¿Cuál es el problema aquí? Pues que de esos cuatro cables de control, solo dos funcionan, pero eso también es mentira, puesto que esos cables no van a la fuente de alimentación a sus respectivos conectores, porque... No existen. Es decir, el conector de cualquier fuente de alimentación en la actualidad, tenga cable PCIe 5.0 con 12VHPWR o no, termina en un punto muerto, porque en la PSU no existen los 4 pines, no hay conector físico, sigue siendo de 8 pines tradicional o 12 pines como marca la versión 1.0 del estándar y por lo que se generó la polémica con la RTX 3090 Ti al implementar esta 12+4 y no 12 a secas.

Conectores-PCIe-fuente-de-alimentación-sin-4-pines-12VHPWR

Como esos 2 pines de los 4 que hay están muertos, no sirven, no valen para nada porque ninguna PSU trabaja con ellos, cualquier fabricante que tenga modelos ya veteranos en el mercado y a la venta puede sacar cables compatibles, porque al final lo que va a conectar en su PSU son 12 pines u 8 pines, pero no 12+4, eso se reserva en el extremo del cable a la GPU, pero no son funcionales.

¿Por qué ocurre esto? Es la gran pregunta. Se rumorea que simplemente es porque AMD no ha introducido esto en RDNA 3, los fabricantes de fuentes de alimentación tienen que trabajar en modelos mucho más avanzados (y caros) y por último... El estándar no está todavía listo. Al adelantarse NVIDIA con las RTX 30 y RTX 40 ha forzado al mercado a adaptarse y la solución ha sido cables y adaptadores, los problemas ya los conocemos de sobra.

Los problemas del estándar ATX 3.0 para PCIe 5.0

Fuente Alimentación Intel ATX 3.0 PCIe 5.0 12VHPWR

Si esto no te parecía suficiente y todo ha ido demasiado rápido y se podía haber evitado optando por la estrategia de AMD, resulta que el PCI-SIG tiene mucho que decir aquí también. Como organismo regulador, el 30 de julio de 2021 lanzó el llamado Power Excursion Limits for 300-600W PCIE AICs.

Este requerimiento tiene mucha tela que cortar, así que lo resumiremos más o menos de forma breve, pero antes, la definición y características que cubre:

Este cambio permite que las tarjetas excedan los niveles de potencia máximos actualmente definidos en la especificación CEM para permitir un mayor rendimiento para ciertas cargas de trabajo. Este cambio define claramente los límites para estas excursiones para permitir que los diseñadores de sistemas diseñen correctamente los subsistemas de energía para permitirlas... Este cambio se aplica únicamente a la nueva clase de tarjetas gráficas de 300W-600 W. Las tarjetas existentes (hasta 300 W) no se ven afectadas.

Esto tiene mucho que ver con lo que AMD y NVIDIA definen para los rangos actuales en estas nuevas GPU que consumen por encima de 300W y que solo han cogido del estándar anterior para implementarlo en este nuevo PCIe 5.0. Los valores son tres y se denominan así:

  • Potencia sostenida: la potencia que una tarjeta gráfica tiene que soportar en 1 segundo o más.
  • TDP: aparte de su denominación por nomenclatura (Thermal Design Power), refleja la salida de potencia máxima de forma continua.
  • Power Excursion: es a lo que se refería el PCI-SIG más arriba y no es más que el margen que tiene la GPU para salirse de los dos valores anteriores nombrados, lo que normalmente llamamos como Peak en términos de overclock.

Fuentes de alimentación recomendadas para ATX 3.0 PCIe 5.0 requerimientos

El primer problema que encontramos es el cambio de normativa en términos, porque NVIDIA habla de TBP y AMD sigue con TDP. Al final Potencia Sostenida y TDP se han unificado en el valor que ambas compañías dan y por lo tanto solo queda el tercer parámetro, Power Excursión, y ahí vienen los problemas.

Como los dos primeros valores se unifican, al final lo que tenemos es un consumo que no excede el TDP a lo largo del tiempo a cada segundo, pero entre segundo y segundo hay muchos picos de voltaje y consumo, donde cada tarjeta tiene que adaptarse al igual que la PSU.

Estos valores también están fijados con sus porcentajes que pueden ser sobrepasados en ese tiempo, como se ve en la tabla inferior.

Sobrealimentación estándar PCIe 5.0 consumo energía GPU 12VHPWR

Por ello, hay una segunda tabla donde se tiene en cuenta los consumos de CPU de hasta 300 vatios (ridículo el límite cuando ya se ha sobrepasado sin problemas quitando simplemente los límites de energía en BIOS), y la energía necesaria en total para la fuente de alimentación combinando ambas tablas.

Como recordaremos, los fabricantes de tarjetas gráficas fijaron según cada modelo en concreto unos requisitos de alimentación seguros, pues bien, estos vienen del cruce de ambas tablas y de lo que han probado. Como se puede ver, se tiene que poder sostener un +50% de la carga de la GPU durante 100 ms, lo que supone sobredimensionar la fuente de alimentación en vatios en un 120%.

Este es el menor de los problemas, el problema real llega con los 100 microsegundos, donde se estipula que la fuente de alimentación tiene que tener un 200% más de potencia para soportar los cambios de voltaje y consumo de la tarjeta gráfica. Es decir, si se nos recomienda 1.200 vatios la fuente debe soportar 2.400 vatios en ese tiempo, que en este caso no puede sobrepasar el 10% del total del uso de la tarjeta gráfica.

Tolerancias PCIe 5.0 12VHPWR voltaje amperaje

Si a esto le sumamos que la tolerancia en amperaje del conector 12VHPWR de entre el +5% y el -8%, lo que tenemos es un consumo máximo por tarjeta de hasta 660 vatios, que por supuesto puede ser excedido si la tarjeta lo necesita, para por ejemplo, overclock extremo, pero estos son parámetros fuera del estándar y bajo riesgo de cada uno.

Ahora, teniendo en cuenta que no hay una sola tarjeta gráfica con PCIe 5.0 en el mercado (quitando la china S80, pero es que ni cuenta), teniendo la misma cuenta para fuentes de alimentación reales ATX 3.0 con PCIe 5.0 y conectores completos de 12+4 pines, exceptuando la MSI MEG AI1300P (la única que lo soporta de forma real, pero da igual, las GPU no). ¿Era necesario forzar a toda la industria hacia esto? Ahora mismo se estipula que solo be quiet! y CORSAIR pueden cumplir todo lo dicho y solo en ciertos modelos TOP, quitando las limitaciones del cable y el estándar, claro, hablamos de requerimientos eléctricos, no de compatibilidades.

En definitiva, un estándar a medias, sacado por presión, con un conector que debería impedir que se extrajese de forma involuntaria, unas fuentes de alimentación que no tienen habilitado el sistema de control de los 4 pines anexos al 12VHPWR de forma física y unas tarjetas gráficas que no soportan el estándar PCIe 5.0 porque no han sido fabricadas para él.

Da la impresión de que se ha querido correr demasiado y como pasó con la RTX 3090 Ti, se quiere ensayar con los usuarios para testear y ver los problemas a corregir con la nueva revisión del estándar, porque, como ha demostrado AMD, no había ninguna necesidad de hacer las cosas como se han hecho y ahora recular no es posible.

Por otro lado, vistos los márgenes eléctricos que se tienen que manejar, los fabricantes de fuentes de alimentación van a subir los precios, porque ahora se va a segmentar en gama baja y gama alta, la gama media se acabó, y lo hará añadiendo o no añadiendo el cable 12VHPWR de 12+4 pines, ahora sí, totalmente funcional.