¿Sabes por qué tu tarjeta gráfica necesita alimentación extra?

Hemos visto que el aumento de potencia de las tarjetas gráficas conlleva un aumento de consumo de energía. No es raro ver tarjetas gráficas que requieren tres conectores PCIe de 8 pines para suministrarle energía. El suministro de la cantidad de energía se ha vuelto un gran problema de difícil gestión para fabricantes y usuarios.

Que la placa base mediante el puerto PCIe suministre un poco de energía, alivia un poco el problema. Desgraciadamente, este es el componente que más consume y las necesidades irán subiendo en el futuro. Te vamos a explicar por qué sucede esto y como se alimentan las tarjetas gráficas modernas.

La tarjeta gráfica es el componente de mayor consumo

El motivo de ello es que los chips que las presiden, las llamadas GPU, son procesadores con una naturaleza distinta a la de los procesadores centrales o conocidos como CPU. Debido a que tienen que trabajar a gran velocidad tratando con los miles de millones de vértices, píxeles y otras primitivas gráficas a gran velocidad, lo más eficiente es que sean una arquitectura construida en paralelo. Dicho de otra manera, tenemos decenas, cientos y en algunos casos incluso miles de núcleos trabajando al mismo tiempo, cada uno de ellos con cientos de unidades para un total de miles o incluso decenas de miles de operaciones realizándose al mismo tiempo.

Por este motivo, una CPU (procesador) está compuesta por pocos núcleos, pero con una estructura muy compleja que les permite realizar prácticamente cualquier tipo de operación, mientras que una GPU tiene una gran cantidad de núcleos, pero con una estructura muy simple pero que realizan casi siempre la misma tarea (o al menos el mismo tipo de tareas, por eso pueden ser mucho más simples y haber más).

Lógicamente, todos estos núcleos requieren energía, pero también la requiere la comunicación interna y la memoria gráfica que todas las tarjetas gráficas tienen. Todo esto aunado hacen de la tarjeta gráfica el componente que más consumo de energía tenga en el ordenador, incluso más que el propio procesador. Piensa que un procesador de 100W ya se considera de alto consumo, mientras que si este consumo fuera de una GPU, se consideraría de bajo consumo.

La alimentación de la tarjeta gráfica

Las tarjetas gráficas hacen uso de la interfaz en paralelo PCI Express de la placa base, que es capaz de proporcionar hasta 75 W de potencia a los periféricos que le conectemos (sí, una tarjeta gráfica se considera un periférico en este ámbito porque es un elemento externo que se conecta a la placa base). Eso sí, esto no significa que todo lo que vaya bajo ese puerto consuma precisamente dicha cantidad, pero 75W es el máximo de energía que la placa le puede proporcionar sin necesidad de conectar alimentación adicional.

Históricamente, era normal que a medida que este componente se iba modernizando se fue necesitando más y más potencia. ¿La solución? Crear un zócalo nuevo que dé más potencia. Así pues, se pasó del PCI al AGP y de este al PCI Express.

Cuando los 75 W del PC Express se quedaron cortos, idearon una forma elegante de no tener que cambiar el estándar mediante el que se conectan las gráficas a la placa base; en principio y durante más de 15 años han sido dos:

• El conector de 6 pines que da hasta 75 W de potencia adicional.
• El conector de 8 pines con hasta 100 W de potencia adicional.

En realidad, la cantidad de conectores que se le pueden conectar a una tarjeta gráfica no están limitadas en número, pero se suele ahorrar en la cantidad de pines, que con un cálculo matemático simple ya te habrás dado cuenta que cada uno de ellos es capaz de suministrar hasta 12,5W de potencia adicional.

De esta manera, si por ejemplo una tarjeta gráfica necesita 225W (siempre hablando de máximos) para funcionar, necesitaría en total los 75W que le da el zócalo PCIe y otros 150W adicionales directamente desde la fuente de alimentación, que en este caso podrían ser dos conectores de seis pines cada uno.

Conector 12VHPWR

El aumento del consumo de las tarjetas gráficas obliga que algunos modelos con overclocking de fábrica utilicen tres conectores PCIe de 8 pines para la alimentación, y esto genera dos problemas: primero, hace que diseñar el PCB sea complicado ya que se requieren de mayor circuitería. Segundo, también supone un problema de gestión del cableado para el usuario.

Con la llegada de las tarjetas gráficas RTX 40 Series, NVIDIA introdujo un nuevo conector de alimentación llamado 12VHPWR, aprovechando el estándar ATX 3.0 de las fuentes de alimentación aunado al estándar PCIe 5.0. Este conector, dependiendo de la fuente, es capaz de suministrar desde 450 vatios en los modelos de menor potencia hasta 600W en los de más alta potencia, y todo ello con un único conector de 16 pines (y eso que 4 de ellos son de control).

Este nuevo conector y el nuevo estándar permiten ya no solo simplificar el cableado, haciendo que con un solo conector podamos dar servicio a cualquier tarjeta gráfica moderna, sino que se ha mejorado notablemente en términos de eficiencia; hasta ahora, la gráfica y la fuente de alimentación no tenían comunicación alguna, de manera que la fuente nunca sabía cuánta potencia estaba requiriendo la gráfica en cada momento. Con este nuevo conector esto cambia, y la gráfica y la fuente están en constante comunicación de forma que si la gráfica le pide 100W a la fuente, ésta le proporciona los 100W, ni uno más, ni uno menos, ahorrando así energía desperdiciada y reduciendo la generación de calor en el lado de la fuente.

Problemas con este conector

El conector 12VHPWR parece ser que tiene dos defectos de diseño importantes. Primeramente, no puede existir un ángulo a menos de 35 mm de la tarjeta gráfica porque podría generar daños. Además, el conector original parece que no entra del todo bien y al hacer mala conexión, se termina quemando.

Los dos defectos serían el origen del problema que genera que las tarjetas gráficas se terminen quemando. Incluso, los fabricantes de fuentes de alimentación han publicado guías para que los usuarios sepan como realizar una correcta instalación.

Para solucionar el problema, el regulador PCI-SIG ha realizado ajuste en el estándar 12VHPWR. Concretamente, han realizado ajuste en la longitud de los pines de conexión para solucionar el problema. Además, han renombrado este conector como 12V-2×6 y se marca en el plástico del conector como «H++».

Teóricamente, ya todas las tarjetas gráficas y fuentes de alimentación actuales utilizan las nuevas directrices de 12V-2×6. Mientras tanto, las tarjetas gráficas que utilizaban el viejo conector 12VHPWR siguen quemándose. Aunque los modelos más afectados son las RTX 4090 por su gran consumo, parece que el problema también se ha dado en las RTX 4080.

¿Se usa toda la alimentación en una tarjeta gráfica?

Ya lo hemos mencionado antes, pero aun así se ha de aclarar que las tarjetas gráficas no tienen por qué usar toda la potencia sumada. Algunas dejan margen para el overclocking, ya sea manual o automático. Otras, en cambio, lanzan variantes de sus tarjetas con mayor rendimiento aprovechando el margen que les da esa potencia de más para subir la velocidad de reloj de la gráfica.

El otro motivo por el cual se deja margen en cuanto al consumo es para instalar una memoria de vídeo más rápida, dado que las GPU son muy dependientes del ancho de banda, pero se ven limitadas por los chips de VRAM como la GDDR6 que están disponibles a gran escala en cada momento. Tanto NVIDIA como AMD han llegado a lanzar no una, sino varias veces, variantes más potente de sus tarjetas con mayor ancho de banda.

Dicho de otra manera, que la gráfica tenga uno de los nuevos conectores PCIe 5.0 12VHPWR capaz de suministrar hasta 600W de potencia más los 75W que puede proporcionar el zócalo PCI-Express de la placa base no significa que vaya a consumir 675W, sino que podría llegar a hacerlo si lo necesitara. En la actualidad, las gráficas más potentes tienen un consumo máximo de unos 450W.

Pero ojo, que sucede lo mismo con las gráficas que utilizan los conectores «de toda la vida»: por ejemplo, una gráfica puede tener 200W de consumo, y eso significa que necesitaría 10 pines de alimentación (12,5 vatios por pin, recordad). Como no hay conectores de 4 ni de 2 pines sino solo de 6 y de 8, esa gráfica seguramente llevaría dos conectores de 6 pines, por lo que contaría con 25W extra por si los necesitara de alguna manera.

Ejemplos prácticos

Vamos a poner algunos ejemplos adicionales con gráficas que salieron al mercado hace unos años:

• Una AMD Radeon RX 550X tiene un TDP de 50 vatios, y, por lo tanto, no necesita conectores adicionales. Además, dispondrá de 25 W adicionales para overclocking.
• Una GeForce GTX 1060 6 GB tiene un TDP de 120 vatios, así que necesita los 75 W de la placa y un conector PCIe de 6 pines adicional (que le dará 75W adicionales, por lo que en realidad seguirá teniendo margen).
• Una Radeon RX 380X tiene un TDP de 190 vatios, y en este caso son dos conectores PCIe de 6 pines adicionales lo que necesita.
• Una GeForce RTX 2080 SUPER tiene un TDP de 250 W, así que necesita un conector PCIe de 6 y otro de 8 pines.
• Hay casos especiales, como la PowerColor Radeon Devil 13 que tenía dos R9 290X, y que necesitaba cuatro conectores de 8 pines, ya que su TDP era de hasta 475 vatios.

Esto en cualquier caso depende del fabricante, que es quien diseña la gráfica y añade conectores PCIe según el consumo que tenga, así que no es algo de lo que tengáis que preocuparos: vuestra tarjeta gráfica ya tendrá los conectores adicionales de alimentación que necesite, y simplemente debéis estar seguros de darle esa alimentación adicional.

Sistema BTF de ASUS

ASUS, tiene el ecosistema BTF (Back to the future) que es «virtualmente» sin cables, y entrecomillamos lo de virtualmente porque, por ejemplo, la placa base sí que tiene todos los conectores de siempre solo que están por detrás para esconderlos a simple vista. En el caso de las tarjetas gráficas, no llevan conector de alimentación directamente desde la fuente de alimentación como las gráficas normales, sino que llevan un conector extra que va directamente a la placa base para obtener de ahí la energía adicional que necesitan.

Por supuesto, por la parte trasera la placa base tiene sendos conectores para proporcionar esta alimentación, de manera que realmente en lugar de conectar los cables de alimentación extra directamente a la tarjeta gráfica, los estaremos conectando a la placa base que, a su vez, le proporcionará la energía a la gráfica a través de este conector que podéis ver en la foto de arriba.

Como podéis ver en la imagen de arriba, perteneciente a una placa base ASUS Z790-Plus WiFi BTF, tenemos nada menos que tres conectores PCIe de 8 pines y un 12VHPWR. Dependiendo de la gráfica que vayamos a utilizar, tendremos que conectar más o menos conectores, pero si por ejemplo quieres hacer uso de una de las nuevas RTX 40 Series de NVIDIA, con el 12VHPWR únicamente ya sería suficiente.

Actualmente, este diseño de conectores de alimentación en la parte trasera de la placa base parece que se está «adoptando» por otros fabricantes. Estos, de momento, no ha presentado algo similar a lo que podemos ver en esta placa base para alimentar la tarjeta gráfica. Debes saber que esto no parece una gran idea, ya que aumenta la carga en la placa base y de suceder algo, podría quemar todos los componentes conectados a ella, como la memoria RAM, SSD y el procesador.

¿Por qué algunas gráficas no lo necesitan?

Ya comentamos al inicio que casi todas las gráficas necesitan estos cables de alimentación adicional, pero no todas. Las que no lo necesitan son modelos generalmente de gama baja y/o de bajo consumo, y éste no supera los 75 vatios que le proporciona la placa. Si ya tienen suficiente con esto, en ese caso no necesitarán nada más para funcionar.

Lógicamente, este tipo de gráficas tienen un rendimiento bastante más reducido que, en muchos casos, ni siquiera da para poder utilizarlas en juegos, o al menos no juegos que no sean livianos porque en cuanto tienen unos gráficos un tanto avanzados ya requerirán mayores recursos gráficos, algo que una de estas gráficas de bajo consumo no suele ser capaz de proporcionar (al menos no hasta la fecha).

En todo caso es preferible la alimentación extra a través del puerto PCI Express que tener que depender de una fuente de alimentación para la GPU. Y sí, hubo una época donde vendieron tarjetas gráficas como la Voodoo 5 5500 de 3Dfx y las GeForce FX que necesitaban enchufarse a la corriente con las molestias que todo esto conlleva.

Por qué elegir una fuente de alimentación de calidad

Como hemos comentado más arriba, la fuente de alimentación es la que se encarga de suministrar la energía que necesita la gráfica para funcionar. A la hora de elegir una fuente de alimentación debemos tener en cuenta cuál es la potencia máxima que necesita la gráfica para evitar que, a las primeras de cambio, el equipo se apague como medida de precaución al no poder suministrar la potencia necesaria.

Además, también debemos tener en cuenta que disponga de una certificación Plus que garantice un suministro de energía estable y sin sobresaltos que pongan en peligro la integridad de todos los componentes conectados a la placa base además de la tarjeta gráfica ya que esta se conecta directamente a la fuente de alimentación.

A la hora de elegir una fuente de alimentación, siendo el componente más importante de cualquier PC, es recomendable invertir un poco más de dinero y confiar en un fabricante con una dilatada experiencia en este campo como es el caso de Corsair, Cooler Master o ASUS.

Estos fabricantes ofrecen una garantía de hasta 10 años, mucho más allá de la garantía de 3 años a la que están obligados por ley. Una garantía tan elevada significa que los fabricantes están muy seguros de sus productos y saben que sus fuentes de alimentación no dejarán de funcionar a las primeras de cambio.

Además, también debemos considerar comprar un modelo con diseño modular donde únicamente podamos utilizar los cables que realmente vamos a necesitar lo que, además, nos permite ahorrar espacio en la distribución de los cables en el interior del PC.