Trước đây, hầu hết các bo mạch chủ đều được thiết kế đầu cấp nguồn 4 pin hoặc 8 pin, trừ một số bo mạch chủ cấp cao thì mới thiết kế đầu cấp nguồn 8+4 pin. Tuy nhiên, kể từ thế hệ vi xử lý thứ 9 của Intel hay AMD Zen 2 trở đi, chúng ta ngày càng thấy ngay cả ở phân khúc trung cấp, các bo mạch chủ hầu hết cũng được thiết kế đầu cấp nguồn 8+4 pin và nhiều bo mạch chủ cao cấp được thiết kế 8+8 pin hoặc thậm chí là 8+8+4 hoặc 8+8+8 pin. Nhìn chung, thiết kế 8 + 4pin đã trở thành một tiêu chuẩn cho các dòng bo mạch chủ tầm trung ở hiện tại.
Mặc dù các vi xử lý hiện đại được thiết kế dựa trên các tiến trình tiên tiến hơn, hiệu suất cao hơn, nhưng không có nghĩa mức tiêu thụ điện năng ngang hoặc thấp hơn các vi xử lý cũ hơn. Các thông số TDP hoặc CPU Package do Intel và AMD công bố ngày càng trở nên sai lệch và không chính xác hoặc không hiển thị rõ ràng cho người dùng biết trong những thế hệ vi xử lý gần đây. Chẳng hạn như vi xử lý Intel i9 11900K được Intel công bố mức TDP là 125W, nhưng nó lại tạo ra công suất nhiệt lên tới ~ 300W. Trước đây, việc đẩy CPU vượt quá mức TDP được chỉ định của chúng thường yêu cầu người dùng điều chỉnh thủ công (ép xung), nhưng ở hiện tại nhiều CPU đã tự động vượt qua mức TDP được công bố chính thức bằng cách sử dụng các chế độ Turbo của chúng. Các cài đặt Turbo này thường được nâng cao hơn nữa bởi nhiều bo mạch chủ dòng cao cấp, vốn không thực thi các giới hạn điện năng được đề xuất từ Intel và AMD theo mặc định, trừ khi chúng được người dùng giới hạn theo cách thủ công.
Theo lý thuyết, một bo mạch chủ với đầu cấp nguồn 8pin có thể cung cấp lên tới 336W (+- 5% mức này) cho một vi xử lý. Nếu bo mạch chủ có mạch VRM ở mức trung bình, hiệu suất chuyển đổi thấp hơn theo lý thuyết, chẳng hạn ở 85% thì đầu cấp nguồn 8 pin lúc này cũng có thể cung cấp cho vi xử lý một mức là 286W, tức là một mức có thể nói là dư thừa hoặc đủ cho các vi xử lý Hi End như 9900K hoặc thậm chí là 10900K/11900K.
Tuy nhiên, tại sao đầu cấp nguồn 8 pin theo lý thuyết hoàn toàn có thể cân kèo được các vi xử lý cao cấp kể trên, nhưng các nhà sản xuất bo mạch chủ lại phải thiết kế đầu cấp nguồn 8+4 pin hoặc 8+8 pin trở lên? Câu trả lời nằm ở bên dưới của bài viết.
Trước tiên, cần phải nhắc lại kiến thức cơ bản, Intel đưa ra 4 biến kĩ thuật có thể được điều chỉnh để tăng cường sức mạnh của vi xử lý – được gọi là Power Limit, bao gồm PL1, PL2, PL3, PL4 và Tau. Trong đó, PL3 và PL4 là các giá trị sẽ không xuất hiện trong trường hợp bình thường, do đó chúng ta chỉ cần quan tâm tới PL1 và PL2 lẫn Tau. PL1 (Power Limit 1) = TDP, hai giá trị này thường được định nghĩa như nhau, là mức tiêu thụ điện năng ở trạng thái ổn định và dài hạn lẫn hiệu quả của các vi xử lý. Ví dụ i9-10900K có TDP là 125W thì PL1 sẽ là 125W. Giá trị PL1 là giá trị thấp nhất. PL2 (Power Limit 2) ngược lại với PL1, nó mang tính chất ngắn hạn và chỉ mức giá trị tối đa đạt được trong một thời gian ngắn hạn nhất định của các vi xử lý. Các vi xử lý sẽ sử dụng chế độ Turbo lên đến tối đa giá trị của PL2 được quy định. Do đó, mức giá trị PL2 cao hơn PL1 rất nhiều và thường được áp dụng theo công thức PL2 = TDP * 1.25. Tau được hiểu như là một biến thời gian. Có nghĩa là mức thời gian mà vi xử lý ở trong chế độ PL2 trước khi chuyển sang chế độ PL1. Do là biến thời gian nên nó không phụ thuộc vào nhiệt độ của vi xử lý.
Như vậy, có thể hiểu là một vi xử lý của Intel (AMD cũng có cách hiểu tương tự, nhưng diễn đạt khác một chút về các thông số như PPT, EDC…), dù nhà sản xuất công bố mức TDP = PL1 nhưng nó có thể đạt tới giá trị PL2 rất cao. Ví dụ như i9 9900K hoặc i7 10700K, mặc dù Intel công bố giá trị TDP tương ứng với PL1 là 125W, nhưng khi mở giới hạn công suất và chạy Turbo All Core 4,7GHz, mức PL2 của nó có thể đạt tới tận ~ 220W, con số W gần như gấp đôi. Hoặc 10900K hay 11900K (AVX512) có thể load tới hơn 300W.
Tiếp tới, thông số kỹ thuật thiết kế chuẩn ATX12V 2.52 phần +12V2 (điện năng cấp cho CPU) do Intel đề xuất vào 2018 cũng nêu rõ ràng vấn đề. Ví dụ, vi xử lý với TDP là 95W sẽ yêu cầu mức công suất liên tục 22A (264W)/ và công suất đỉnh 29A (348W). Vì vậy, nếu chiếu theo yêu cầu về thông số kĩ thuật thiết kế, bo mạch chủ có đầu cấp nguồn 8 pin sẽ không thể đáp ứng yêu cầu này. Lúc này, bắt buộc nhà sản xuất bo mạch chủ sẽ phải thiết kế thêm một đầu cấp 4 pin bổ sung hoặc ăn chơi hơn là 8 pin bổ sung để có thể đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật. Lưu ý là thông số kĩ thuật thiết kế chuẩn ATX12V 2.52 chỉ áp dụng cho các vi xử lý thế hệ 11 đổ về, với thế hệ 12 Intel đã thay đổi và bổ sung chuẩn mới với phần yêu cầu điện năng cấp cho CPU cao hơn rất nhiều.
Mặc dù vậy, trong thực tế, các ứng dụng có thể load tải tối đa hiệu năng và mức CPU Package của vi xử lý là cực kì ít, trừ các phần mềm Stress. Do đó, các bo mạch chủ có đầu cấp nguồn 8 pin hoàn toàn có thể cân kèo các vi xứ lý Hi End trong thời gian dài. Nhưng nếu là một dân chơi đúng nghĩa, muốn ép xung hardcore, hoặc sử dụng các vi xử lý có TDP cao/CPU Package lớn, một bo mạch chủ có đầu cấp nguồn 8 pin lúc này khó có thể đáp ứng được nhu cầu.
Tổng kết: Việc thiết kế thêm đầu cấp nguồn cho bo mạch chủ ngoài việc đáp ứng được các yêu cầu của Intel ATX12V 2.52, nó cũng giúp cho điện được phân phối tốt hơn, giúp giảm nhiệt năng phát sinh khi sử dụng, hướng tới đối tượng người dùng cao cấp…
