12VHPWR/12V-2x6-Problematik

Boardpartner mit Bedenken und fehlgeschlagenen Lösungsansätzen

Hätte das Problem rund um überbelastete Kabel, Stecker und Buchsen beim 12VHPWR/12V-2x6 verhindert werden können? Vermutlich schon, denn der Standard wird vor allem bei der GeForce RTX 5090 mit ihrem Power-Limit von 575 W zu weit an die Grenzen getrieben. Dies hätte nicht sein müssen. In den vergangenen zwei Tagen haben wir mit mehreren Boardpartnern gesprochen und der Ton ist hier unisono: Nach den Meldungen rund um die Problematik bei der GeForce RTX 4090 waren auch die Grafikkarten-Hersteller alarmiert.

Entsprechend wurden Gegenmaßnahmen ergriffen, die eigentlich hätten noch weiter greifen sollen, als sie dies aktuell tun. Teilweise sind die Boardpartner bei NVIDIA gegen eine Wand gelaufen und konnten ihre Ideen nicht durchbringen. Konkrete Namen der Hersteller für verschiedene Maßnahmen können wir hier nicht nennen, da diese ihre Zusammenarbeit mit NVIDIA nicht gefährden wollen.

Nutzerfehler minimieren

Eine der ersten Maßnahmen einiger Hersteller und auch von NVIDIA selbst war es, eventuelle Fehler der Nutzer zu reduzieren. Dazu wurde der 12VHPWR als 12V-2x6 so überarbeitet, dass die Sense-Pins besser erkennen können sollen, ob der Stecker korrekt in die Buchse eingesteckt wurde.

Eine weitere Maßnahme ist eine farbliche Markierung an den Steckern, die besser kenntlich machen sollen, ob der Adapter oder das Kabel korrekt eingesteckt wurden. Seasonic setzt dies bei seinen nativen Kabeln für die Netzteile so um und auch Hersteller wie MSI legen nun Adapter mit dieser farblichen Markierung bei. Auf Seiten der Grafikkarten sollen LEDs anzeigen, dass die Verbindung korrekt geschlossen wurde und der Stecker richtig eingesteckt wurde.

Aber diese Maßnahmen kleben eigentlich nur ein Pflaster über die Wunde, das grundsätzliche Problem wird nicht angegangen und dabei könnte die Lösung so einfach sein. Aber dazu kommen wir gleich.

Rückschritt im Power-Balancing

Die nachfolgende Analyse basiert in weiten Teil auf dem Video von Buildzoid (Actually Hardcore Overclocking), welches vorgestern veröffentlicht wurde. Eine auf Reddit veröffentlichte Analyse eines PCB-Ingenieurs schlägt in die gleiche Kerbe. Schaut man sich das Design der Grafikklarten von NVIDIA in den vergangenen Jahren und mit den verschiedenen Generationen an, so ist eine gewisse Vereinfachung zu beobachten. Nun muss eine Vereinfachung nicht unbedingt eine Verschlechterung darstellen, im Falle der aktuellen Problematik wird jedoch immer mehr ersichtlich, dass dem doch so ist.

Wird eine Grafikkarte über zwei oder drei 8-Pin-Anschlüsse versorgt, so arbeiten diese aus Sicht des Netzteils parallel zueinander. Über Shunt-Widerstände kann die Grafikkarten erkennen, welche Ströme über jeden einzelnen der Anschlüsse gehen. Selbst wenn nur eines von drei Kabeln des 8/6-Pin-Anschlusses die Last von 150 W übertragen müsste, wäre dies kein Problem – den Einsatz von AWG16 für die Kabel vorausgesetzt. Grenzfälle können natürlich auch hier zu Problemen führen, wenngleich es unwahrscheinlich ist, dass ein 8/6-Pin-Kabel derart beschädigt ist oder über entsprechende Übergangswiderstände aufgrund schlechter Steckverbindung verfügt.

Entscheidend ist, dass das PCB-Design und der VRM-Controller ein Power Balancing vorsah. Je nach Belastung konnte die Anzahl der Phasen, welche über einen der Anschlüsse versorgt wurde, angepasst werden. Werden Grenzwerte überschritten, schaltet die Karte gar nicht erst ein oder kann sich selbst abschalten.

Mit der GeForce-RTX-30-Serie, bzw. der GeForce RTX 3080 Founders Edition und darüber führte NVIDIA den 12VHWPR-Anschluss ein. Auf Seiten des Netzteils sind die sechs 12-V-Kabel wieder als parallel anzusehen, auf Seiten der Grafikkarte teilte NVIDIA die sechs Verbindungen aber in 3x2 auf und versah jedes dieser Paare mit einem Shunt-Widerstand, so dass eine Überwachung der Paare möglich war. Hier konnte ebenfalls wieder ein Power Balancing erfolgen.

Mit der GeForce RTX 4090 und nun der GeForce RTX 5090 verzichtet NVIDIA auf die 3x2-Aufteilung. Alle Phasen hängen hier also zusammen an einer 12-V-Versorgung. Genau wie auf Seiten des Netzteils werden die sechs Kabel/Pins hinter dem Stecker zusammengeführt. Eine schlechte oder gar fehlende Verbindung einzelner Pins wird nicht erkannt und so müssen entsprechend der Gesamtleistungsaufnahme die übrigen Kabel/Pins eine höhere Leitung übertragen und führen größere Ströme. Was hier passieren kann, haben wir damals gesehen und sehen wir auch heute wieder mit der GeForce RTX 5090.

Nicht nur bei den Founders-Editionen, auch bei den Referenzdesigns der PCBs hat NVIDIA die Vorgaben immer weiter zurückgefahren. Filterschaltungen, eine von drei auf zwei und dann eine Rail reduzierte Strom- und Spannungsversorgung, ... auch hier wurden mehr und mehr Sicherheitsmechanismen zurückgenommen, die bei einem Schaden im Kabel, Adapter oder in einer fehlerhaften Steckverbindung diesen noch hätten erkennen können.

Dass die Hersteller zumindest in Teilen andere Wege gehen können, zeigt ASUS mit dem PCB-Design der ROG-Astral-Modelle. Hier wird jeder einzelne der sechs 12-V-Kontakte des 12V-2x6 per Shunt-Widerstand überwacht. Zwar ist auch hier kein Power Balancing vorgesehen, dies wird auch vom NVIDIA-Design nicht vorgeschrieben.

Die Boardpartner kennen die Problemstellen

Nun sitzen (vornehmlich) im asiatischen Raum keine Laien, die sich vor allem von deutschen Journalisten nicht erzählen lassen müssen, was der bessere Weg wäre. Die Boardpartner haben die Probleme erkannt, wie die Lösung von ASUS zeigt. Auch MSI teilt bei einigen Modellen die sechs Pins des 12V-2x6 eingangsseitig in zwei Rails auf, versieht diese mit einem Shunt-Widerstand, führt sie dann aber auch zusammen.

Der für 600 W vorgesehene 12VHPW/12v2x6 ist bei der GeForce RTX 5090 nahe an seine Grenzen getrieben worden. Dies haben auch die Boardpartner erkannt und so gingen an NVIDIA wohl Anfragen, für das Referenz-PCB der GeForce RTX 5090 doch zwei 12V-2x6-Anschlüsse zu verwenden. Offensichtlich wurde dies nicht umgesetzt.

Natürlich hätte der Einsatz von zweimal 12V-2x6 bedeutet, dass Nutzer hätten zwei Adapter oder zwei Kabel zum Einsatz bringen müssen. Zwei Adapter mit jeweils zwei 8-Pin hätten für die Versorgung allerdings ausgereicht. Auch Netzteile mit zwei nativen 12VHPWR/12V-2x6 gibt es bereits. NVIDIA hätte für die Founders Edition der GeForce RTX 5090 sicherlich Probleme bekommen, den zweiten 12V-2x6 auf dem unterzubringen. Selbst in der einfachen Ausführung entschied man sich schon für die aufgestellte Variante, was die Zusammenführung der sechs Pins umso offensichtlicher macht.

Theoretisch spricht nichts dagegen, dass die Boardpartner ein PCB entwerfen, welches über zwei 12V-2x6-Anschlüsse verfügt. Allerdings dürfte die knapp bemesse Zeit eine Rolle gespielt haben, die NVIDIA seinen Partnern zugestanden hatte.

Bis zum Wunsch, auf dem Referenzdesign zweimal 12V-2x6 einzusetzen, muss man gar nicht gehen. Da bisher zumindest ein Großteil der Meldungen zu Defekten im Zusammenhang mit dem 12VHPWR/12V-2x6-Anschluss auch den Einsatz eines nativen, bzw. Drittanbieterkabels gesehen haben, vermuten viele, mit dem Einsatz des von NVIDIA mitgelieferten Adapters auf der sicheren Seite zu sein. Aufgrund des Designs und der internen Verschaltung ist dieser den Modellen der Boardpartner tatsächlich überlegen, bzw. von höherer Qualität. Auch dies wurde uns aus Kreisen der Grafikkarten-Hersteller bestätigt und offenbar ist es nicht möglich, den gleichen Adapter zu bekommen. Somit ist dieser aktuell exklusiv mit der Founders Edition im Einsatz.

Fazit

Über nun schon Jahre hinweg wurde das Design des 12VHPWR von verschiedenen Seiten kritisiert. Wir hatten bisher keinerlei Probleme damit, aber spätestens nachdem auch wir enorme Unterschiede von 3 A auf einem und 10 A auf einem anderen Pin, bzw. durch das Kabel gemessen haben, ist uns die Problematik noch einmal bewusst geworden.

Dass es Probleme mit dem 12VHPWR/12V-2x6-Anschluss gab und gibt, ist mehr als offenkundig. Nicht all diese Probleme lassen sich nur und ausschließlich auf einen Fehler des Nutzers zurückführen. Stecker, Buchse, originale Adapter, Drittanbieter-Kabel, solche der Netzteilhersteller – all diese Komponenten müssen sich im Alltag bewähren und nicht nur unter klinisch sauberen Umgebungsbedingungen. Fehlerquellen lassen sich nicht einfach so ausschließen, schon gar nicht, wenn es so wenig Sicherheitsspielraum wie bei der GeForce RTX 5090 gibt.

Dieses fehlerhafte oder zumindest fehleranfällige Stecker-Design trifft nun auch noch auf stetig reduzierte Sicherheitsmechanismen auf Seiten der Grafikkarten. Dass dabei etwas schiefgehen kann, dürfte niemanden mehr überraschen. Nun unsererseits konkrete Maßnahmen zu empfehlen, ist nur schwer möglich. In vermutlich 99 % der Fälle wird der Nutzer keine Probleme haben. Aber das eine Prozent kann fatal sein – und sei es nur aufgrund der defekten Hardware.

NVIDIA täte gut daran im Zusammenspiel mit dem 12V-2x6-Anschluss – sollte dieser unverändert fortbestehen – zumindest auf Seiten der Grafikkarten den Sparkurs zu ändern. Bei der GeForce RTX 5090 sprechen wir von einer Grafikkarte für mehr als 2.000 Euro. Da sollte es nun wahrlich nicht an Überwachungs- und Schutzschaltungen für Centbeträge auf den PCBs scheitern...