¿Qué son las fases de potencia de una gráfica y cómo funcionan?

¿Qué son las fases de potencia de una gráfica y cómo funcionan?

Josep Roca

Últimamente habréis escuchado o leído que una tarjeta gráfica tiene una determinada cantidad de fases de energía. ¿A que se refiere dicha expresión? ¿Qué son las fases de la GPU? ¿Por qué es importante a la hora de ajustar la velocidad de reloj de éstas? ¿Es algo exclusivo de las tarjetas gráficas o se trata de un elemento común con otro tipo de productos electrónicos? Vamos a explicároslo todo.

VRM (Voltage Regulator Module) y su relación con las fases de una GPU

Un módulo regulador de voltaje lo que hace es tomar el voltaje de la fuente de alimentación y redistribuirlo al voltaje adecuado de cada una de las partes que componen la placa base o la tarjeta. No se trata de una pieza exclusiva de productos informáticos, sino que los podemos encontrar en otros equipamientos con componentes electrónicos en su interior.

Los VRM no son una sola pieza de hardware sino que se componen normalmente por tres elementos distintos: MOSFETs junto a su circuito integrado, una serie de condensadores y una serie de bobinas de choque.

VRM, fases

Los MOSFETs (acrónimo de Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) están comunicados con la CPU. La CPU les envía a través de un canal de datos el voltaje que requiere ésta para funcionar adecuadamente en cada momento. A través de una serie de puertas lógicas y circuitos de amplificación y reducción de voltaje ajusta el voltaje que va desde la fuente de alimentación hasta la GPU de manera dinámica ajustándose en tiempo real a cada momento. De esta manera las GPUs pueden ir variando de velocidad de reloj según la carga de trabajo, lo que ayuda a aumentar la vida útil de la tarjeta gráfica.

En el proceso de ir bajando el voltaje desde la fuente hasta el procesador, se hace pasar la corriente eléctrica a través de las fases lo que ayuda a limpiar el suministro reduciendo la posibilidad que se produzca un vDroop (descenso del voltaje por debajo del especificado en el valor vCore).

Los problemas de descenso del voltaje pueden provocar errores de funcionamiento en la GPU haciendo que la tarjeta gráfica deje de funcionar.

VDroop VRM Fases

Hacer pasar la corriente eléctrica que viene desde la fuente de alimentación por una mayor cantidad fases reduce el riesgo de que hay un descenso de voltaje y aumenta la estabilidad, especialmente cuando el procesador está funcionando a velocidades de reloj muy altas de cara al overclock.

La relación voltaje del voltaje con la velocidad de reloj

VRM, fases grafica GPU

La formula general y simplificada para medir el consumo energético de un chip es la siguiente:

Consumo Energético = c*f*v2

En la fórmula: c es la capacidad de mantener una carga eléctrica de los transistores, f es la frecuencia y por tanto la velocidad de reloj y v es el voltaje con el que es alimentado el chip.

Aunque a día de hoy los chips se diseñan para tener varios dominios energéticos de tal manera que ciertas partes de éstos se puedan apagar cuando no son necesarios o mantenerse con un consumo mucho más bajo para hacer entendible esta entrada, para simplificar vamos a suponer que los chips corren todos bajo un mismo dominio energético.

Undervolting Overclocking Fases gráfica GPU

Existe una relación directa entre el voltaje y la velocidad de reloj: cuanto más alto es el voltaje mayor es la velocidad de reloj que se puede alcanzar.

Ocurre que un mismo procesador o memoria alcanza una misma velocidad de reloj y con voltajes distintos, lo cual nos permite bajar el voltaje dentro de los rangos aceptados por el procesador (el llamado undervolting) sin perder rendimiento, reduciendo así el consumo energético y aumentando la vida del procesador.

De la misma manera si queremos realizar una subida de la velocidad de reloj, llegará un punto en que será necesario subir el voltaje que alimenta al chip o a la memoria.

Es aquí donde entran los llamados VRM (Voltage Regulator Modules), que se encargan de distribuir de manera correcta el voltaje a los diferentes componentes y que os hemos explicado en la sección anterior. Por este motivo son importantes las fases no solo dentro de una GPU sino en cualquier circuito electrónico de nuestro ordenador, porque aseguran que a nivel de corriente eléctrica, el voltaje sea el adecuado en cada momento.