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Ein erster Blick auf den ATX12VO-Standard

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atx12voAnfang des Jahres deutete sich an, dass Intel für den OEM-Markt den Single Rail Power Supply Desktop Platform Form Factor ATX12VO breiter einführen will. Genutzt wird er in vielen Komplettsystemen ohnehin schon von zahlreichen Herstellern. Aber solche Systeme werden in den seltensten Fällen aufgeschraubt und so sind die Kontakte mit dieser Art der Spannungsversorgung eher rar gesät.

Wir hatten nun die Möglichkeit uns ein ASRock Z490 Phantom Gaming 4SR mit eben diesem ATX12VO-Anschluss genauer anzusehen. Damit schlägt Intel mit einigen Partnern (unter anderem auch gemeinsam mit ASUS und dem Prime Z490-S) einen Weg ein, der ATX12VO womöglich in die Breite Masse überführen soll. Ob und wann dieser Wechsel wirklich vollzogen wird, ist derzeit nicht abzusehen. Doch schauen wir uns erst einmal an, was ATX12VO überhaupt bedeutet:

Aktuell bedient ein Netzteil die verbauten Komponenten mit 12 V, 5 V und 3,3 V. Die 12-V-Schiene ist inzwischen die Wichtigste für den Betrieb des Systems. Die Betriebsspannungen für die Prozessoren, GPUs, Speicherchips und die vielen weiteren Komponenten werden durch das Mainboard und die Strom- und Spannungsversorgung auf der Grafikkarte bereitgestellt. 5 V und 3,3 V werden nur noch durch wenige Komponenten verwendet – beispielsweise SATA-Laufwerke und USB-Geräte. Doch auch hier zeichnet sich ein Wandel ab. In den Spezifikationen von SATA 3.2 wird die Versorgung über 3,3 V beispielsweise bereits gestrichen.

Für ATX12VO werden die 3,3 und 5 V nicht mehr über das Netzteil zur Verfügung gestellt. Entsprechend schrumpft der 24-Pin-ATX-Stecker (früher mal 20-Pin) auf nur noch 10 Pins zusammen. Je nach Plattform wird er um die bekannten EPS-Anschlüsse ergänzt, um das Mainboard oder die Grafikkarten zusätzlich zu versorgen. Im Falle des Z490 Phantom Gaming 4SR von ASRock sind dies jeweils einmal 6-Pin und einmal 8-Pin (EPS). Aber egal wie viele Stecker hier benötigt werden, es wird immer nur die 12-V-Schiene bedient.

Statt des Netzteils wird das Mainboard Spannungswandler einsetzen, welche die noch immer notwendigen, weiteren Spannungsschienen bereitstellen sollen. 5 V werden weiterhin für SATA-Laufwerke (SSDs und HDDs) benötigt werden und auch USB-Hardware ist auf die 5 V angewiesen. Diese Spannung soll künftig direkt über das Mainboard angeboten werden, mitsamt der notwendigen Anschlüsse, nicht mehr aber über das Netzteil.

Aufseiten der Versorgung stand uns ein High Power HP1-P650GD-F12S ATX12VO zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eines der wenigen ATX-Netzteile, welches direkt zu ATX12VO kompatibel ist. Das nicht modulare Netzteil hat eine Ausgangsleistung on 650 W, eine Effizienzklasse wird nicht angegeben. Die Hauptversorgung über 12 V stellt das Netzteil bei maximal 54,1 A dar, was genau den 650 W entsprecht. Weitere 12-V-Verbraucher werden mit bis zu 1,5 A, also 18 W, versorgt.

Das Netzteil als solches bietet am Kabelstrang den ATX12VO 10-Pin, zweimal 4-Pin CPU, einmal 8-Pin CPU und dreimal 6-Pin PCIe. Das Innere des Netzteils ist deutlich einfacher strukturiert, da von 100 bis 240 V nur noch auf 12 V gewandelt werden muss und alle anderen Spannungsebenen wegfallen. Größere Schaltungen und Komponenten, die nicht immer auf die breite Spanne des jeweiligen Einsatzes optimiert werden können, fallen weg. Dies sorgt für eine deutlich höhere Effizienz, wie wir später noch sehen werden.

Ein Molex-Stecker ist auch vorhanden, dieser liefert aber ebenfalls nur 12 V und dementsprechend müssen Komponenten wie Lüfter diese Spannung auch entgegennehmen können. Das High-Power-Netzteil bot zudem auch noch SATA-Anschlüsse, die laut 3.2-Spezifikation ebenfalls nur 12 V anbieten.

Das Mainboard wandelt die 12 V in die anderen Spannungsschienen, wie sie eben notwendig sind, um den Prozessor, Arbeitsspeicher und weitere Komponenten zu versorgen. Aber natürlich müssen intern auch noch andere Geräte versorgt werden, die bisher noch nicht abgedeckt sind und dies sind beispielsweise SATA-Festplatten oder SSDs. Um eine Kompatibilität zu gewährleisten, sieht der ATX12VO-Standard oben abgebildete Adapter vor. Diese werden auf dem Mainboard eingestellt und können pro Anschluss zwei oder vier Laufwerke versorgen. Auf dem ASRock Z490 Phantom Gaming 4SR waren zwei dieser Anschlüsse vorhanden und dies wird auch die Standard-Konfiguration sein, schließlich bieten die meisten Boards noch sechs oder acht SATA-Datenanschlüsse und die entsprechenden Laufwerke müssen ja irgendwie versorgt werden.

Messergebnisse

Für unsere Tests haben wir folgende Hardware verwendet:

  • Intel Core i7-10700K
  • ASUS ROG Maximus XII Extreme
  • Corsair Vengeance 4x 8 GB DDR4-3600 18-19-19-39
  • Corsair H150i Pro AiO-Wasserkühlung
  • Custom GeForce RTX 2080 Ti

Im Zusammenspiel mit dem Testsystem kamen ein Corsair HX1000-Netzteil für den ATX-Standard und das schon erwähnte High Power HP1-P650GD-F12S für den ATX12VO-Standard zum Einsatz. Die Leistungsaufnahme haben wir direkt an den 12-V-Schienen gemessen – die Spannung per Multimeter aufgenommen und die Stromstärke per Zange gemessen. Aus Spannung (U) mal Stromstärke (I) ergibt die sich die Leistungsaufnahme des Systems. Für das ATX-Netzteil mussten wir dazu natürlich neben der 12-V- auch die 5-V- und 3,3-V-Schiene mit aufnehmen.

Leistungsaufnahme

Last

W
Weniger ist besser

In einem ersten Test haben wir die beiden Testsysteme mit dem Core i7-10700K mittels Blender unter Volllast gesetzt und messen für das ATX-System 232,1 und vor das ATX12VO-System 224,6 W. Hier ist der Unterschied also so gering, dass wir ihn nicht an der ATX12VO Versorgung festmachen können.

Leistungsaufnahme

Idle

W
Weniger ist besser

Schon anders sieht dies im Idle-Betrieb aus. Hier sehen wir in den Standard-Stromspareinstellungen eine Leistungsaufnahme von 35,3 W für das komplette System, wenn ATX-Mainboard und ATX-Netzteil zum Einsatz kommen. In den gleichen Standard-Stromspareinstellungen kommt das ATX12VO-System auf 14,7 W – verbraucht also weniger als die Hälfte.

Noch steigern bzw. reduzieren können wir den Verbrauch mit sämtlichen aktiven C-States sowie dem Link Power Management für PCI-Express und SATA, welches den Stromverbrauch über die Schnittstellen reduziert, wenn diese keinerlei Daten übertragen. SATA Link Power Management und PCI Express Active State Power Management (ASPM) müssen von der Hardware und Software allerdings auch vollumfänglich unterstützt werden. Mit diesen Maßnahmen können wir den Stromverbrauch für das gesamte System auf 7,4 W reduzieren.

ATX12VO: Eine erste Einschätzung

ATX12VO wird für die meisten Desktop-Nutzer bis auf Weiteres keinerlei Rolle spielen. Stattdessen werden OEMs und SIs (System Integratoren) vermutlich vermehrt darauf setzen, weil es für eine kostengünstige Alternative darstellt und mehr und mehr Komponenten in ATX12VO verfügbar sind. Dies gilt für die Mainboards im Eigendesign, die sich Größen wie Dell, HP und viele mehr gönnen können, aber auch für die Netzteile. Hersteller wie Delta, FSP, Seasonic, Cooler Master, High Power und Channel Well arbeiten bereits mit diesen OEMs und SIs sowie Intel zusammen.

Ein Z490 Phantom Gaming 4SR von ASRock und ein Prime Z490-S von ASUS mit den Standard-Desktop-Funktionen unterstreichen, dass es hier Bestrebungen gibt, die zuerst bei den SIs einschlagen werden, früher oder später aber auch für jeden Nutzer eine Alternative sein können. Netzteilhersteller wie Corsair bieten für ihre modularen Netzteile bereits Adapter, um ATX12VO bedienen zu können. Hier stellen sich dann aber nicht die Vorteile im niedrigen Eigenverbrauch ein, da das Netzteil noch immer für die weiteren Spannungsschienen verantwortlich ist.

Vorgaben aus den USA sind der Treiber hinter der aktuellen Entwicklung. Ab dem 1. Juli 2021 dürfen verkaufte Desktop-Systeme im Vergleich zu vor fünf Jahren gefertigten Systemen nur noch 50 % des Stroms im Idle-Betrieb verbrauchen. Dies geht auf eine Vorgabe der California Energy Commission (CEC) zurück.

Die höhere Effizienz ergibt sich aus der direkteren Integration der Spannungswandlung. In den Netzteilen geht im Idle-Betrieb davon prozentual gesehen viel verloren und dementsprechend zeigen sich im an dieser Stelle die größten Unterschiede. Sobald Last auf das System kommt, gleichen sich die Werte für ATX und ATX12VO weitestgehend an.

Der größte Vorteil ist also identifiziert, aber wie sieht es mit den Nachteilen aus, wenn es denn welche gibt? Die Netzteile dürften weniger komplex ausfallen, was sich theoretisch auch im Preis zeigen sollte. Ob es dies tut, lässt sich derzeit kaum sagen, da noch keine ATX12VO-Netzteile am Markt verfügbar sind.

Auf der anderen Seite steigt die Komplexität auf den Mainboards, denn die Wandlung von 12 V auf 5 V oder 3,3 V muss nun hier stattfinden. Allerdings macht ein Mainboard das meist ohnehin schon, denn nur mit 12 V kommt es auch nicht aus und muss diverse Spannungsebenen bereitstellen. Aber ja, theoretisch sorgt dies für mehr Komplexität und eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit durch das Mainboard. Diese wandert also nur von der einen Tasche (Netzteil) in die andere (Mainboard). Derzeit lässt sich noch nicht abschätzen, ob ATX12VO hinsichtlich der Anfälligkeit der Hardware einen negativen Einfluss hat oder nicht.

Selbst wenn ATX12VO sich in den kommenden Monaten stärker verbreiten würde: So groß sind die Änderungen nicht. Der Stecker wird etwas kleiner und manche Hardware müsste über das Mainboard versorgt werden. Ohne komplexe SATA- und LED-Versorgungsanforderungen wäre dies sicherlich machbar und kein allzu großer Unterschied. Aber es wird sicherlich einige Jahre dauern, bis wir ATX12VO auch im DIY-Umfeld großflächiger sehen werden.