Mucho se habla de ATX 3.0 y PCI Express 5 (PCIe 5), ¡y con razón! Se trata de unos estándares complejos, pero importantes para los fabricantes de PC. Aunque muchas de las definiciones sólo se han esbozado teóricamente por el momento, ofrecen una buena perspectiva de lo que podemos esperar de las tarjetas gráficas y su consumo de energía en los próximos años.

¿Qué es PCI Express 5?

La norma PCI Express define las especificaciones electromecánicas de una interfaz PCI Express y sus tarjetas complementarias, y las tarjetas gráficas son una de las que podemos utilizar. Sin embargo, para el resto de este post solo vamos a centrarnos en las implicaciones que tienen las tarjetas gráficas en este contexto.

El objetivo de PCIe 5 es aumentar la velocidad de transmisión de datos de 16 a 32 Gigatransfers por segundo, algo que mejora la usabilidad y para hacer que el estándar se adecúe a las futuras necesidades. El objetivo principal aquí es hacer frente al creciente consumo de energía de las tarjetas gráficas.

Las altas cargas de energía no tenían un estándar establecido en el diseño de PCI Express 4, pero la especificación PCIe 5 no solo define el consumo medio máximo de energía en 600 vatios, sino que también limita los picos de carga que se pueden producir. Con el nuevo estándar PCIe 5, la tarjeta gráfica puede consumir hasta tres veces su consumo medio de energía en un intervalo de 100 microsegundos; utilizando una tarjeta gráfica de 600 vatios como ejemplo, el consumo máximo de energía no puede superar los 1.800 vatios en un periodo de 100 microsegundos, y para un periodo de 10 milisegundos se permite un máximo del doble de potencia.

Es importante entender que los picos de carga elevados solo se pueden producir durante un corto periodo de tiempo, y que el consumo de energía en el intervalo de 100 microsegundos de nuestro ejemplo nunca podrá ser superior a la potencia nominal de 600 vatios de la tarjeta gráfica.

Asimismo, la norma describe un consumo máximo de 600 vatios para las tarjetas gráficas, sea cual sea su combinación de conectores de alimentación. Se ha especulado mucho sobre el altísimo consumo de energía de la próxima generación de tarjetas gráficas, por lo que nos gustaría destacar que es muy poco probable que todos los modelos superen los límites de las definiciones de inmediato. Por otro lado, también es posible que lleguemos a un punto en el que las tarjetas gráficas de gama alta con overclocking de fábrica no cumplan totalmente estas especificaciones. 

Además de las especificaciones de consumo de energía, la norma actualizada define un nuevo conector de alimentación: el “conector de alimentación auxiliar 12VHPWR”, y a continuación te lo vamos a explicar con detalle.

¿Qué significa ATX 3.0 para las fuentes de alimentación?

Lo que el estándar PCIe 5 es para las tarjetas gráficas, el estándar ATX lo es para las fuentes de alimentación. Esta guía de diseño la publica Intel y los últimos detalles de la versión 3.0 describen los requisitos para las fuentes de alimentación, con el objetivo de que puedan cumplimentar las nuevas especificaciones definidas por PCIe 5. El alto consumo de energía y los cambios de carga no son nada nuevo y ya se tenían en consideración en la especificación ATX 2.X, pero estos requisitos ya son considerables porque incluso una fuente de alimentación ATX 2.4 debe ser capaz de gestionar cambios de carga muy rápidos (transitorios) del 20% al 100% de la corriente de salida para tarjetas gráficas, por ejemplo.
Sin embargo, existe un vacío de especificación en cuanto a los picos de carga, ya que en ATX 2.4 no se definía ningún valor por encima de la potencia nominal. Las fuentes de alimentación ATX 2.4 suelen poder absorber picos de carga más altos en un uso real, pero simplemente no existe un máximo definido, y los fabricantes de fuentes de alimentación suelen tener que reajustar sus especificaciones para poder cumplir con los requisitos de las tarjetas gráficas modernas.

Por primera vez, ATX 3.0 define valores objetivo por encima de la potencia nominal de la fuente de alimentación, y se establece que las conexiones PCIe para las tarjetas gráficas deben permitir cambios de carga de hasta tres veces su consumo de energía. Por ejemplo, si tenemos una fuente de alimentación de 1.200 vatios con una tarjeta gráfica que consume 600 vatios, se reservan 300 vatios para la CPU y otros 300 vatios para el resto de componentes. Así, la fuente de alimentación de este ejemplo debe ser capaz de alcanzar una potencia de (3x600) + 300 + 300 vatios, es decir, un total de 2.400 vatios, aunque durante un periodo de tiempo muy reducido.

Aquí es donde encontramos la mayor diferencia entre las fuentes de alimentación ATX 3.0 y las ATX 2.X:

una fuente de alimentación ATX 3.0 no solo garantiza una potencia nominal constante, sino también la absorción de picos de carga elevados por encima de la potencia nominal. Las fuentes de alimentación ATX 2.X no lo hacen.

El nuevo conector 12VHPWR

Uno de los cambios más notables para los usuarios finales en cuanto a las especificaciones PCIe 5 y ATX 3.0 es el nuevo conector 12VHPWR, que ofrece una potencia significativamente mayor y es obligatorio para todas las fuentes de alimentación ATX 3.0 de 450 vatios o más.

La última vez que se introdujeron nuevos conectores en las fuentes de alimentación fue en 2013, en la revisión PCIe 2.0. El conector de alimentación PCIe de 8 pines podía proporcionar hasta 150 vatios de energía, mientras que el conocido de 6 pines tan solo estaba especificado para 75 vatios. Las tarjetas gráficas más exigentes necesitarían hasta tres veces esos conectores de alimentación.

El nuevo conector 12VHPWR es mucho más compacto y es capaz de suministrar hasta 600 vatios de potencia a través de un único conector. Cuenta con 12 pines para el suministro eléctrico (6 de 12V y 6 de toma de tierra) y cuatro líneas de señal que sirven de interfaz de comunicación entre la propia fuente de alimentación y las tarjetas complementarias.

Las nuevas líneas de sensor del conector 12VHPWR mejoran la interacción entre la fuente de alimentación y el resto del hardware del PC. Actualmente, la fuente no sabe si hay dispositivos conectados, ni cuántos, mientras que las tarjetas gráficas tampoco reciben información de la fuente de alimentación. Los nuevos conectores 12VHPWR funcionan de una forma más inteligente, ya que, utilizando estos pines de sensor, la fuente puede reconocer cuándo un dispositivo está conectado y comunicar su potencia máxima a través de los pines SENSE0 y SENSE1. La carga máxima de 12VHPWR puede definirse en cuatro pasos: 150, 300, 450 y 600 vatios.

Por otro lado, PCIe 5 establece explícitamente que el consumo continuo de energía de 600 vatios no debe ser superado por la tarjeta conectada. Dependiendo de cómo establezca la PSU la carga máxima permitida, la tarjeta gráfica no intentará superarla, pero puede funcionar con un rendimiento reducido o no funcionar correctamente, si la potencia de la PSU es inferior a la requerida por la GPU.

Algunas características del conector 12VHPWR son opcionales, pero garantizan la compatibilidad con los estándares anteriores. Por este motivo, un conector 12VHPWR no da una indicación sobre el rendimiento o el consumo de energía de la tarjeta gráfica. La GeForce RTX serie 40, por ejemplo, ya viene con conector 12VHPWR, pero no es una tarjeta gráfica PCIe 5 ni requiere una fuente ATX 3.0 para funcionar. Este mismo enfoque puede utilizarse también con las tarjetas gráficas PCIe 4 en el futuro. Una lógica similar puede aplicarse a las fuentes de alimentación.

El hecho de que una nueva fuente de alimentación tenga un cable con conector 12VHPWR no significa que sea necesariamente una fuente ATX 3.0.

Es posible utilizar un cable adaptador del conector PCIe anterior al nuevo conector 12VHPWR y utilizarse con una fuente ATX 2.X, y de hecho esto ya sucede. Sin embargo, Intel recomienda que el nuevo conector 12VHPWR solo se utilice con fuentes de alimentación que cumplan plenamente con la norma ATX 3.0, y esto se ve acentuado por el hecho de que las últimas revisiones de PCI Express solo describen picos de alta potencia en combinación con el cable 12VHPWR. Resulta evidente que el mercado está buscando resquicios para introducir a los usuarios en esta nueva tecnología lo más rápido y con el menor coste posible, pero hay que prestar especial atención a si un fabricante etiqueta claramente una fuente de alimentación como compatible con ATX 3.0 para garantizar que se cumplen con todos los requisitos necesarios para las futuras tarjetas gráficas. be quiet! está revisando su cartera y lanza fuentes de alimentación preparadas para el futuro. Dark Power 13 es la primera fuente de alimentación ATX 3.0 de be quiet! y le sigue Pure Power 12 M. A lo largo de 2023 se actualizarán más series.

Previsión

Le damos la bienvenida con satisfacción a las nuevas especificaciones PCI Express 5 y ATX 3.0, así como las definiciones más claras sobre el consumo energía. Como fabricantes y desarrolladores de fuentes de alimentación, recibimos parámetros claros a los que deben atenerse nuestros productos, y nuestros usuarios tendrán así mayor facilidad para encontrar la fuente de alimentación que mejor se adapte a sus necesidades, gracias a esta claridad en las directrices. La calculadora de fuentes de alimentación sigue siendo de gran ayuda para usuarios finales a la hora de elegir la potencia de la fuente de alimentación más adecuada para innumerables configuraciones de sistemas. En el futuro, el asesoramiento será todavía más importante debido a estas dos normas que existen al mismo tiempo.