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Groundhog Day: The 12V2X6, melting contacts and unbalanced loads – what we know and what we don’t know

Minimize Mania at NVIDIA

With the Ampere generation and the NVIDIA GeForce RTX 3080 and RTX 3090 Founders Edition, NVIDIA launched an avant-garde shaped design onto the market. All well and good, but the question arises: where to put the space-consuming headers? When the board designer runs out of space, in the worst case scenario this is replaced by a daring combination of courage and improvisation – or, as one might critically put it, by “creative ruin”. It was particularly annoying that there were no upright headers for this design at the time, not even at Molex in South Korea, who have been producing plugs since 1984 and should actually know what they are doing (or rather not doing).

Let’s take a closer look at the headers of the GeForce RTX 3090 Founders Edition. Molex’s original Micro-Fit 3.0 design serves as the basis here, but the header differs slightly. The profiles (still) match, but the design of the header is already different. The side guides, which require a matching cable plug (connector socket) and prevent crooked insertion, are interesting. Molex officially describes this component as a “Micro-Fit 3.0 Right-Angle Header, 3.00mm Pitch, Dual Row, 12 Circuits, with Snap-in”.

With the introduction of the Founders Edition (FE) of the NVIDIA GeForce RTX 3080 and RTX 3090, not only the avant-garde shaped design came into play, but also a clear lack of space on the boards. This problem became particularly apparent as the design no longer followed the function, but the functions increasingly had to be subordinated to the design. The elegant design of the cards, characterized by their special heat sink and airflow layout, left the board developers little scope for practical solutions. The space problems on the board meant that technical requirements had to be bent in order to fit into the overall aesthetic concept.

This leads to a paradoxical situation: while the shaped design is impressive on the outside, there are technical compromises beneath the surface. The limited space not only meant that creative solutions were required, but in some cases also that existing standards had to be pressed into a form that they were not originally intended to fulfill – with consequences for long-term functionality and durability that are still unclear today. This approach puts to the test the extent to which function can be subordinated to aesthetics without jeopardizing technical integrity. The question remains as to whether this “design follows Jensen” mantra meets the long-term expectations of reliability and usability or is ultimately more a case of “creative ruin”.

Train of thought two: lack of balance

This is exactly where Buildzoid comes into play. In my archive, I also have an interesting example of a well thought-out implementation and wiring of the 12VHPWR / 12V2X6 and so the MSI GeForce RTX 3090 Ti Suprim was a perfect solution at the time, because its 450-watt layout was already adapted to the requirements of the 12VHPWR standard in a future-oriented manner. Although the sideband channels (sideband signals) have not yet been wired, this card can already be seen as a test platform for the RTX 4090 that will be released later. MSI has implemented a design here that not only responds to the increased performance requirements, but also focuses on security and efficiency.

MSI’s exemplary power distribution solution is particularly noteworthy. Instead of treating all six current-carrying 12V lines of the 12VHPWR connector as a common unit as in the Founders Edition, MSI has divided the power supply into three independent rails. Each of these rails is monitored and protected separately, which not only improves load distribution but also increases safety. If overloads or other anomalies occur on one rail, it is specifically shut down without affecting the entire power supply!

MSI GeForce RTX 3090 Ti Suprim

In addition, MSI has integrated appropriate filtering to minimize high-frequency interference and voltage peaks. This filtering makes a decisive contribution to the stability of the power supply and protects the sensitive components of the graphics card from possible damage. This is particularly important for high-frequency, pulsed currents, such as those generated by modern voltage converters, and shows that MSI fully understood both the technical challenges and the practical requirements of the future 12VHPWR standard. Back then…

Although the MSI RTX 4090 Suprim then continued to rely on an initially separate power supply design, some changes had been made compared to the RTX 3090 Ti Suprim. Instead of using three independent rails as before, only two rails were now used, which were also combined into one rail after the two shunts. Even though this still offers the advantage of separate monitoring compared to the Founders Edition from NVIDIA, balancing is no longer possible here. Unfortunately, this path has been blocked. It’s unfortunate, but the reference board that NVIDIA cites as the motherboard solution simply no longer provides for this. But at least there was still the one fuse.

It is also particularly striking that MSI has completely dispensed with fuses on the 12V2X6 connection on the RTX 5090 Suprim (and only provides them for the PCIe slot), although such fuses are explicitly advertised in the product description. This raises the question of whether the decision is due to savings or a different prioritization in the design.

MSI GeForce RTX 5090 Suprim

Nevertheless, the use of two rails on the 12V2X6 remains at least a compromise solution, which at least offers a certain level of protection and load separation, even if the level of protection no longer comes close to earlier models, because after the longitudinal chokes everything is brought together on one rail. Somehow this is all annoying when you consider the prices for such cards. And it’s like the Titanic: lifeboats and protective vests are completely overrated if you hope that an iceberg won’t come along and, if it does, that you can at least swim.

Which brings us back to the image of the VU, where everything is combined in the header to form a single bill and only a single shunt is used to monitor the overall current. The effect of the remaining coil as a filter is debatable, but never mind. What is not installed cannot break, said the accountant to the usher and laughed himself to death. And if they haven’t died, they are still celebrating happy plug parties with the designer today.

A balanced design, as with the GeForce RTX 3090 Ti board partner card, ensures that the current load is distributed evenly across the existing cables and rails. This reduces the selective overloading of individual contacts and thus avoids hotspots that can occur due to increased contact resistance and the resulting heat development. In practice, poor load balancing can lead to some cables overheating while others are hardly loaded, which significantly shortens the service life of the connector and increases the risk of thermal failure. And unfortunately, this is what we have been seeing for some time now.

The advantage of intelligent balancing also lies in the possibility of efficiently integrating protective mechanisms. With several rails, power monitoring and protective circuits can be used in a more targeted manner to detect overloads at an early stage and switch off individual rails in an emergency without jeopardizing the entire power supply to the card. This not only offers an increase in safety, but also greater robustness against fault conditions that can occur in practice due to fluctuating loads or faulty plug connections. This should actually be the purpose of good multi-rail power supplies. However, NVIDIA no longer seems to be interested in this.

Especially with modern GPUs, whose power requirements are often at the limit of what the 12V2X6 connector and the associated cables can safely transmit, the combination of good balancing and protection mechanisms would be crucial. Without these measures, both the connectors and the internal rails of the graphics card are exposed to unnecessary stress, which in the worst case can lead to irreversible damage. Manufacturers who pay attention to such aspects ensure that the function not only meets short-term requirements, but also remains stable under load changes and continuous operation. So please rethink!

Note: A well-balanced power distribution and the implementation of protection mechanisms are of crucial importance for powerful graphics cards with such high currents and connectors such as the 12V2X6 connector that are sewn close to the edge. Especially with few rails and the high power requirements of modern GPUs, a good design is essential to ensure the safety, reliability and longevity of the entire power supply.

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zass

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Und wie wird der Stromrückfluss (also die "Massen" am Kabel und Stecker) auf die Pins und Kabel verteilt?

Zum abfackeln ist es egal in welcher Richtung der Strom fließt, und irgendwo wird man die Massepins von der Stromversorgung verbinden müssen um ein brauchbares Bezugspotenzial zu bekommen.

Fazit: Auch mit dem ganzen Aufwand der dort betrieben wird wird das grundsätzliche Problem der zu hohen Stromstärken bei völlig unzulänglichen Kontakten/Buchsen/Steckern nicht beseitigt.

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Igor Wallossek

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Masse geht zu 50% außenrum. Das hatten wir schon 😉

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zass

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Wo ist drinnen und wo ist draußen?

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Igor Wallossek

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Basics und ausgemessen:

Mit außenrum meine ich den depperten Pömpel, da fließt ja nicht viel zurück. Da hätten auch 3 Leitungen gereicht. Vor allem bei der FE mit ihrem bescheuerten externen PCB sehe ich da echt schwarz.

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zass

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Na dann fröhliches weiterfrickeln am eigentlichen Problem vorbei bis als nächstes die Slots abfackeln.

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Igor Wallossek

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MIR musst Du das nicht sagen, ich bin Kritiker der ersten Stunde. Selbst GN hat das ja anfangs geleugnet, die User in die Haft genommen und meine Kritik als laienaften Clickbait abgetan. Du solltest dich schon bei denen beschweren, die so einem Murks entwerfen und bei denen, die ihn dann schön finden oder in Schutz nehmen. Ich mag den Pömpel nämlich auch nicht.

Dass der Strom eher über den PEG (34 Masseleitungen) abfließt, als dass er wieder brav und mühsam herauf zum 12V2X6 krabbelt, um sich dann über nichtsnutzige Klemmverbinder und dünne Leitungen wieder zum Netzteil zu quälen, wusste schon der gesetzgebende Herr Kirchhoff.

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echolot

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"Die Symptome schmelzender Kontakte und überhitzter Kabel bei modernen GPUs lassen sich als Verkettung unglücklicher Umstände erklären, die jedoch nicht zwingend auftreten müssen. Im Gegenteil, es wird wohl eher die Ausnahme bleiben. Aber es kann auftreten."
Wann endlich zeigt man Einsicht, dass dieser grenzwertige Murks einen Reset braucht? Umbenennen reicht nicht aus. Gerade die hochlastigen Karten, die auch noch entsprechendes Geld kosten sind dann für die Tonne. Hier gilt der Spruch: "Besser ein Ende mit Schrecken als ein Schrecken ohne Ende."

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z
zass

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Wer oder was ist das?

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Igor Wallossek

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Gamersnexus, der Hardwareprophet :)

Ganz meine Meinung, denn allein der Umstand, dass ein Schaden auftreten könnte, macht so eine Umsetzung bereits obsolet.

Intel lacht sich insgeheim tot, denn die haben den Käse ja mit initiiert. Und AMD hat das auch forciert, um NV dann ins offene Messer rennen zu lassen. Blau-Rote Verschwörung gegen Grün. Mal was Neues... :D

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S
SpotNic

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Vielleicht löst sich das Problem erst wieder, wenn die Karten wieder weniger verbrauchen, wird einfach später ein BiosUpdate geben wie bei Intel und man drossel sie auf 450 Watt ein :D

Die HF Probleme hatte VW auch, als man anfing die Glühlampenrücklichter per PWM zu regeln weils so toll war, leider waren die Kontakte von Lampe und Fassung dafür absolut nicht ausgelegt und man hatte ständig Lampenstörungen mit richtig ausgefressenen Kontakten an den Lampen...

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L
LGTT

Mitglied

34 Kommentare 16 Likes

Bedeutet das für mich als Laien das das Problem das der8auer so versucht hat nachzubilden so eindeutig wenn überhaupt nur mit einem SingleRail Netzteil zu sehen ist da hir im Test durch das Multiraildesign ja schon Zeangsweise eine gewisse Aufteilung auf der Netzteilseite stattfindet? Vielleicht hab ich aber auch alles falsch verstanden. Ich finde den Stecker immer noch Murks entweder zurück ans Reißbrett oder auf max 400 Watt begrenzen sollte beides irgendwie helfen.

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DrDre

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Da bin ich glatt froh, das ich zu geizig für diese Karten bin und mir meine bessere Hälfte auch gehörig die Ohren langziehen würde 😂

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Igor Wallossek

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11,848 Kommentare 23,234 Likes

Nein, er zeigt, dass er einen Einzelfall, dafür aber extremer Ausprägung gefunden hat. Es kann passieren, muss aber nicht. Ich wollte eigentlich nur testen, was bei getrennt gespeisten Kabeln anders sein könnte. Aber es war de facto nichts Anderes, wobei ich die ganzen Unterschiede wirklich auf die Klemmverbinder reduzieren würde.

Genau da war ich aber schon 2023 und bin dafür von der üblichen Besserwisserblase immens verprügelt worden. Der damalige Artikel ist ja im heutigen Artikel mit verlinkt worden. Und mal im Ernst, ich freue mich nicht mal, dass ich Recht behalten habe, weil das Problem die Falschen trifft: die zahlenden Kunden. Da ist Häme fehl am Platz. Alledings warte ich schon seit Monaten mal auf eine Entschuldigung eines unrasierten Herren, der mich 2022 in seinem Video öffentlich als Deppen hingestellt hat. Aber das wird genausowenig passieren, wie der sofortige Ersatz des ekligen Pömpels durch etwas Besseres. :D

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Roland83

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967 Kommentare 764 Likes

Ich bin gespannt wie AMD das auf seinen kommenden Partnerkarten löst, da wird ja u.a. von ASROCK eine XT mit dem neuen Verbinder kommen. Ich lasse mich überraschen ob man dort dann auf Kartenseite auch alles zusammenfasst oder den "konservativen" Weg mit mehreren Rails geht wie das bei Nvidias ersten Produkten der Fall war.

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Ext3h

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35 Kommentare 33 Likes

Was in anderen Foren noch aufgekommen ist, scheinbar sollte man die Balancing-Probleme durch variierende Anschlusswiderstände doch ziemlich einfach eliminieren können wenn man einfach nur die Molex-Plugs vermeidet, und stattdessen die Alternativmodelle nutzt die innerhalb vom Plug ebenfalls erst Mal eine gemeinsame Rail bilden.

Es verbleibt zwar das selbst vollständig innerhalb der Spezifikation dann trotzdem noch bis zu 16A statt der erwarteten 9.2A über einen einzelnen Pin fließen können, aber wenigstens geht dann nicht auch noch in Folge dessen der effektive Widerstand über den Kabelanteil ebenfalls noch in die Höhe. Die Kabel sind eh schon so knapp bemessen dass da nicht viel Abweichung mehr ein darf bis Luftkühlung nicht mehr reicht.

@Igor Wallossek Gerüchten zufolge nutzen die Netzteile auch zum Teil bereits Plugs mit Brücken. (Also explizit nicht Original-Molex-Design mit isolierten Terminals.) Ist das irgendwas dran?

Ich weiß nur bei den Adapter-Kabeln anhand von Photos zerlegter Stecker dass das dort auf jeden Fall Quasi-Standard geworden ist, auch bei denen mit Nvidia-Branding.

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Gurdi

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Schöner Artikel Igor, danke dass du dich der Sache wieder Willen trotzdem nochmal angenommen hast.
Einige Fragen dazu:
-Der IC-Chip, z.B. bei den MSI Karten, kann doch in der Regel mehrere Phasen steuern. Wird dies nicht genutzt und wenn ja warum? Theoretisch liese sich doch so durch Messung via Shunt zumindest 2-3 Rails zusammengefasst messen und abriegeln oder sehe ich da was falsch?

- Die Referenzplatinen für die Boardpartner verwenden zwei Shunts, offenbar parallel geschaltet um gegeneinander zu messen. Bringt dieses Konzept eine zusätzliche Absicherung?

View image at the forums

- Kann ich, ähnlich wie du bei deinen Messungen, via Monitoring der Rails des Netzteils (meins (HX1000i) kann das Auslesen, wenn auch natürlich in keiner Weise so genau wie dein Equipment) eine derart ungleiche Verteilung erkennen? Zumindest zwischen den Kabeln. Ich nutze ein auf drei Stecker aufgeteiltes CAbleMod Kable für den 12VHPWR und hab mich bewusst für drei Eingangsstränge entschieden zwecks Redundanz. Macht das Sinn? Es gibt ja z.B. von CaleMod auch ein Kabel mit vier Strängen (auch das mit zwei kann 600 Watt!), würde dies die Absicherung weiter erhöhen? Nach meiner Überlegung käme das ja im Grunde dem Prinzip des Adaptersteckers der den Karten beiliegt gleich oder?

Danke schon mal für deine Mühe.

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echolot

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1,275 Kommentare 1,033 Likes

Naja wenn GPU und CPU ordentlich Strom ziehen, würde ich zumindest ein Dualrail Netzteil bevorzugen, um Überlagerungen von Spitzen zu vermeiden. Wie wahrscheinlich das ist 🤷‍♂️. Hatte @Igor Wallossek nicht mal was dazu geschrieben?

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SpotNic

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Da alle 3 zusammen erst die benötige Leistung zur Verfügung stellen hast du keine Redundanz, Redundanz bedeutet, dass jeder Teil der doppelten Ausführung alleinig die volle Leistung übernehmen könnte.

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grimm

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3,493 Kommentare 2,510 Likes

Das ist schon echt eine traurige Entwicklung: Man setzt auf KI (DLSS, MFG), merkt, dass die KI-Modelle mit der gebotenen Rasterleistung (40X0er Gen) nicht ausreichend performen, dann hebt man diese an (Mehr Power!) und vergisst dabei das bei der letzten Gen aufgrund der guten Effizienz zusammengesparte Design anzupassen (liegt ja innerhalb der Specs 🤷‍♂️). Und um dem ganzen noch eins oben drauf zu setzen, erhöht man nochmal die Preise 🤣 Der User zahlt hier wirklich alles: die Karte, den Strom, den Schmorbraten.

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Danke für die Spende



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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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