ATX 3.0解説：インテルが電源ユニットを大幅に改良した理由

PC 電源規格の変化は非常に遅いため、Intel の ATX 電源ガイドの最後の主要な改訂は、おそらくあなたの車、冷蔵庫、またはあなたの子供よりも古いものでしょう。

しかし今年、Intelは2003年以来となる大幅な仕様改訂を発表しました。これにより、信頼性と効率性が向上し、最大600ワットのグラフィックカードが動作できるようになるはずです。「ATXバージョン3.0 マルチレール電源設計ガイド」と呼ばれるこのガイドラインは、高出力GPUがPCをクラッシュさせないようにするための「電力逸脱」に関するガイドラインを明確に示し、新しいGPU電源コネクタを追加し、アイドル時の効率を向上させています。

IntelのATX 3.0電源設計ガイドは、電源メーカーに何を作れと指示するものではありません。PCに関心を持つ他の企業からの意見を取り入れてまとめられた推奨ガイドラインです。しかしながら、Intelのコンピューター市場における影響力は非常に大きいため、その仕様は通常、誰もが採用する事実上の標準となります。

PCWorldは先日、IntelのStephen Eastman氏にインタビューを行いました。彼は文字通り、同社の電源設計ガイドを執筆しています。彼はATX 3.0とは何かだけでなく、約20年ぶりとなるPC電源の大幅な改訂に至った「理由」についても説明してくれました。詳細は下記の動画をご覧ください。あるいは、このまま読み進めてください。さて、そろそろ新しい電源の購入を検討してみてはいかがでしょうか。

PCIe 5 12VHPWRコネクタ

ATX 3.0の注目すべき新機能は、新しいPCIe 5.0 12VHPWRコネクタの搭載です。このコネクタは通常の6ピンまたは8ピンではなく12ピンで、ピンごとの設計は従来と非常に似ていますが、より小型です。このコネクタには、電源から供給される電力量をグラフィックカードに知らせる追加の信号を送る小型コネクタが搭載されています。

現在、グラフィックカードへの電力供給量は、接続する6ピンまたは8ピンコネクタの数によって決まります。6ピンコネクタは75ワット、8ピンコネクタは150ワットです。新しいPCIe 5.0コネクタでは、電源ユニットとケーブルは、ユニットに応じて150ワットから600ワットまで供給できるようになります。

500ワットの電源ユニットは、グラフィックカードに450ワットを供給できるPCIe 5.0コネクタを搭載していない可能性が高いため、ケーブル自体に最大供給電圧を示すラベルを貼ることをお勧めします。この新しいケーブルは、高ワット数のカードに複数のケーブルを使用する必要性を実質的に排除します。モジュラー電源ユニットでは、この新しいケーブルは、今日の電源ユニットに見られるものと同様の特定のPCIe出力に接続します。

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わかりにくいコネクタですか?

PCIe 5.0 GPU電源コネクタの動作に関して少し混乱する点の一つは、その単一プラグ設計のシンプルさにあります。現在、8ピンPCIe GPUプラグを3つ必要とするGPUを現行の650ワット電源に接続しようとしても、動作する可能性は低く、すぐにそのことが分かります。なぜなら、その電源ユニットには8ピンPCIe GPUプラグが1つか2つしか搭載されていないからです。これではGPUに電力を供給するには不十分であり、システムは電源投入を停止することでそのことを警告します。

PCIe 5.0 と ATX 3.0 では、単一のコネクタとケーブルで、従来は 3 つの 8 ピン コネクタが必要だった 450 ワットの GPU を、650 ワットの ATX 3.0 電源に接続できるようになります。

Intelは、このような不一致が発生した場合、システムがOSを起動し、グラフィックカードベンダーのドライバーがGPUが電力制限モードで動作していることを警告することを期待しています。一部のGPUベンダーは、現状のように、単に起動を停止し、供給電力が不足しているというエラーメッセージを表示することもあります。解決策としては、当然のことながら、より大きな電源を購入するか、そのグラフィックカードを返品して、その電源の予算に合ったものを購入することになります。

アダプターやドングルはグレーゾーン

Nvidiaの新しいGeForce RTX 3090 Tiは、PCIe 5.0コネクタを搭載した最初のGPUでしたが、PCIe 5.0コネクタを備えた電源はまだ広く普及していないため、ボードベンダーは3つの8ピンPCIe GPUコネクタを1つのPCIe 5.0 12VHPWRコネクタに接続するアダプタケーブルまたはドングルを同梱していました。確かにこれらは機能しますが、正規品かどうかは疑問です。Intelによると、ATX 3.0もPCI SIGグループもアダプタの使用を認可していませんが、禁止もしていません。

GPUに付属するアダプターは問題ありませんが、接続する場所が問題です。技術的には、8ピンGPUコネクタは最大150ワットをサポートし、3つ使用すれば理論上は最大450ワットまで対応できます。しかし実際には、ほとんどの電源と8ピンプラグは324ワット（12ボルトで27アンペア）、あるいは電源メーカーのCorsairによると468ワット（12ボルトで39アンペア）までサポートできます。もちろん、これは電源の設計によって異なります。各電源ユニットが3つの8ピンGPUプラグでどれだけの電力を供給できるかは保証されていません。

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パワーエクスカーションと新しいPSUが必要な理由

新しいPCIe 5.0コネクタとATX 3.0により、IntelとPCI SIGは、両者とも婉曲的に「電力逸脱」と呼ぶ問題に対処しています。より分かりやすい「電力スパイク」という用語で覚えている方もいるかもしれません。PCI SIGは、基本的にGPUがカードの最大持続電力の3倍を超える能力を規定しています。つまり、PCIe 5.0 12VHPWRコネクタに接続された600ワットのカードは、100マイクロ秒間で1,800ワットまで急上昇することが許容されるということです。

こうした極めて短い電力変動を平滑化するために、電源ユニットは十分なコンデンサを搭載して設計され、システムの電力低下やPCのクラッシュを防ぐ必要があります。Intelの試算によると、適切に設計されたATX 3.0 PCIeスロットに搭載された300ワットのGPUは、CPUに300ワット、その他のハードウェアに150ワットを供給できる750ワットの電源ユニットで動作可能です。

既存のATX 2.X電源を同じ300ワットのGPUに改造しようとすると、GPUとCPUをサポートし、電力変動を考慮すると、1,100ワットの電源が必要になる可能性があるとIntelは考えています。これは、古い電源ユニットの設計と、GPUがどの程度の頻度で電力変動を起こすかによって大きく左右されるでしょう。

チアゴ・トレヴィザン/IDG

これは300ワットのGPUの場合です。Intelの推定によると、最高出力600ワットのGPUの場合、CPUに300ワット、PC内のその他のコンポーネントに300ワットをそれぞれ供給すると、1,200ワットのATX 3.0電源ユニットが必要になる可能性があります。古いATX設計では、電力変動に対応できる余裕がないため、さらに余裕を持たせる必要があります。

多くの人は電源ユニットの廃止にためらいを感じ、なぜ電力変動がそんなに重要なのかと疑問に思うでしょう。結局のところ、「電力変動」とは、GPUメーカーがルールを破って消費電力を超過しているだけではないでしょうか？私たちもその見解には同意しますが、こうした極めて短い変動を制限することは、GPUのパフォーマンスも制限することを意味します。また、電源ユニットの性能がここしばらく限界に達していることも明らかです。

GeForce RTX 3080および3080 Tiが過渡的な電圧スパイクによってシステムをクラッシュさせたという事例報告が、しばらく前から出回っています。ほとんどのゲーマーは問題なく動作しましたが、特定の電源やシステム構成では、同様の電力変動に対応できなかったようです。さらに悪いことに、アドオンボードメーカーは、ごくわずかな時間で電力を超過していることは認識していたものの、様々な電源設計がどの程度まで対応できるかを全く把握していませんでした。

ATX 3.0では、これらの電力変動が正式に規定されるため、GPUベンダーはついに許容できる限界値を持つことになります。繰り返しになりますが、以前は電力変動が明確に文書化されていませんでしたが、ATX 3.0では、GPUベンダーやボードベンダーは、電源ユニットの最大定格電力の200%を100マイクロ秒間、または電源ユニットの最大定格電力の120%を100ミリ秒間、それぞれ押し出すことが許可されるようになりました。

最終的には、ATX PSU がそれに対応するように設計されているため、GPU の電力が 180% まで急上昇したときにシステムがランダムにクラッシュするのを軽減またはほぼ排除するのに役立つはずです。

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どのくらいの大きさの ATX 3.0 PSU が必要ですか?

現在市販されている（あるいは発表されている）コンシューマー向けGPUは600ワットを消費するものはありませんが、ATX 3.0仕様には余裕があることは明らかです。そのため、いつかこの規格に対応したカードが登場するかもしれません。一般的なDIYユーザーにとって、これは疑問を投げかけます。将来600ワットのGPUを動かすには、一体どれくらいの容量の電源ユニットが必要なのでしょうか？ Intelはアドバイスを出していますが、おそらく多くの人は気に入らないでしょう。なぜなら、その推奨容量は現代のPC DIYユーザーが慣れている容量よりもはるかに高い可能性が高いからです。

Intel のガイダンスは、GPU の消費電力と CPU の消費電力、および PC 内のその他のコンポーネントまたは「プラットフォームの残りの部分」の電力バジェットを組み合わせたものに基づいています。上記でさまざまな GPU の構成を確認できますが、300 ワットの CPU を搭載した 600 ワットの GPU に、ファン、RAM、ストレージ、およびシステムで実行するその他のすべてのハードウェアに 300 ワットを割り当てると、そのハイエンド GPU の電源は約 1,200 ワットになります。これは、Nvidia の最上位モデル GeForce RTX 3090 Ti に推奨される古い ATX 2.X PSU を使用した 850 ワット PSU から大幅に増加しています。ただし、これは使用されている CPU と、システム内のその他のハードウェアの量によって異なります。他の領域で削減されるということは、より小型で低コストの PSU を使用できるようになることを意味します。

ATX12VO 2.0が救世主

ハイエンドのビルドに 1,200 の PSU のコストを検討すると、戸惑うかもしれませんが、選択肢はあります。それが ATX 3.0 マルチレールの弟分である Intel の ATX12VO 2.0 です。 ATX12VO 1.0 ハードウェアのハンズオンはこちらで読むことができますが、簡単に言うと、これは、3.3 ボルトと 5 ボルトの電源レールを電源から取り外してマザーボードに移動することで、システムがアイドル状態のときの消費電力を削減しようとする Intel の試みです。 これは当初、PC OEM および PC システム インテグレーターを対象としており、政府がデスクトップ PC に課す厳しさを増す電力規制に対応できるようにしました。 DIY ユーザーの間ではあまり支持されておらず、実際、ATX 3.0 は現在、ATX 12VO の低いアイドル時の電力に近づくことができます (完全には達しませんが)。

しかし、IntelのATX12VO 2.0は、PCIe 12VHPWRと同等の電力エクスカーションルールを採用し、モバイルやサーバーで使用されている機能I_PSU%も追加しています。I_PSU%は、10ピンコネクタのピンを使用して電源とマザーボード間の通信を行い、システムが総電力使用量をリアルタイムで把握できるようにします。つまり、コンピューターは電源ユニットの電力消費量が限界に近づいていることを認識し、過負荷を防ぐために消費電力を抑えることができるのです。

はい、これはCPUまたはGPUが限界に近づいている場合にパフォーマンスが抑制される可能性があることを意味しますが、I_PSU%は、より低容量で、さらに重要な点として、より低コストのPSUを使用してシステムを構築できることも意味します。前述のように、600ワットのGPU、300ワットのCPU、そして300ワットの「プラットフォームの残り部分」には、最悪のシナリオに備えて1,200PSUのATX 3.0電源と組み合わせることが推奨されます。しかし、ATX12VO 2.0電源で構築したシステムは、PSUとシステムの状態を通信できるため、パフォーマンスが数段階下がる可能性があります。

Intelは、メリットが小さいためATX12VOを敬遠してきた多くのユーザーを引き付けるための手段として、このモデルが有力だと考えています。ATX12VO 2.0と、より低コストで小型の電源ユニットを駆動できる機能により、ATX12VO 2.0がついにブレイクする可能性が高まっています。

サイベネティクス

このPSUステッカーも良いですね

ATX 3.0とATX12VO 2.0における最後の大きな動きは、競合する電源効率規格であるCybeneticsの正式な承認です。多くの消費者は、2004年から電源ユニットに使用されている80 Plusロゴをよく知っています。80 Plusプログラムは、電源ユニットの交流から直流への変換効率をテストした最初のプログラムでした。Cybeneticsのプログラムも同様で、現在では電源ユニットに貼られている80 Plusステッカーの代替として見なされています。

何が優れているのでしょうか？Intelは特定の製品を選んでいるわけではありませんが、Cybeneticsのプログラムは、80 Plusの限られた効率ポイントよりもはるかに広い負荷範囲でテストするため、より厳格であることは明らかです。Cybeneticsは電源ユニットを高温でテストしており、これはほとんどのユーザーが直面する現実に近いと述べています。さらに、Cybeneticsは電源ユニットの音響特性に関する認証も取得しています。Cybeneticsは現在、電源が実際に電力エクスカーション要件を満たしているかどうかをテストしていませんが、将来的にはそうする可能性があります。

TLDR は、新しい電源装置に貼られた Cybenetics ステッカーが、その電源装置が良質であることを示している可能性があり、おそらく、慣れ親しんだ 80 Plus ステッカーを貼ったものよりもさらに優れている可能性があるということです。