Una de las especificaciones comunes en tarjetas gráficas y procesadores el llamado Thermal Design Power o, el cual se suele confundir de manera inconsciente con el consumo energético de dicho hardware. En este artículo os explicaremos lo que significa este concepto y cómo afectan al diseño de los diferentes componentes que se encuentran en nuestro ordenador.
Cuando compramos una nueva tarjeta gráfica esta no se vende solamente en forma de una GPU y su VRAM montados en un PCB junto al resto de componentes, sino también con un sistema de refrigeración. Para el diseño de los diferentes componentes es necesario que los fabricantes sepan el TDP de la GPU y la VRAM para crear un sistema de refrigeración eficiente.
Lo mismo podemos decir de las CPU, las cuales son lanzadas al mercado junto a un conjunto de nuevos disipadores de calor, ya sean por aire o por refrigeración líquida, cuando hay un cambio de socket de los mismos. En ese caso el TDP también juega un punto importante. No obstante, no solamente es fundamental en estos dos casos, también lo es de cara a la creación de sistemas para la reducción de temperatura en memorias RAM e incluso en unidades SSD.
Sin embargo, se suele confundir con el consumo energético del hardware, cuando realmente pese a que existe una relación indirecta entre ambos conceptos. Es por ello que es crucial aclarar una serie de puntos con tal de resolver dicha confusión.
¿Qué es el Thermal Design Power?
El TDP o Thermal Design Power se suele utilizar cómo sinónimo del consumo energético de un procesador, no obstante hemos de tener en cuenta a día de hoy tanto las CPU como las GPU tienen métodos de reducción de consumo energético según la carga de trabajo que tiene el procesador. El motivo de la confusión es por el hecho que en la historia del hardware, los mecanismos de reducción al consumo son relativamente recientes.
Por lo que la respuesta a la pregunta es la siguiente: el nivel de consumo bajo el nivel de carga de trabajo máximo. Este valor es relevante de cara a la creación de los sistemas de refrigeración de un procesador o una tarjeta gráfica. No obstante hay que aclarar que el Thermal Design Power no es un parámetro que se consigue después de que se ha terminado el procesador, por eso las siglas significan Potencia de Diseño Térmico.
Y es que el Thermal Design Power es algo que se decide durante la fase de diseño del procesador y es junto al tamaño del chip y la lista de características que este tendrá de las primeras cosas que se deciden durante el diseño. Además, se trata de una característica que está directamente relacionada con el tipo de tarjeta gráfica o CPU que se está diseñando en ese momento.
¿Cómo se calcula el TDP?
El Thermal Design Power es dado directamente por el fabricante, por lo que realmente no debemos preocuparnos sobre esto. Se puede decir que el TDP se deriva de manera simplificada de la siguiente fórmula:
(tCase (° C) – tAmbient (° C)) / (HSF Θca)
Donde:
- tCase es la transferencia de calor entre el procesador y su encapsulado, cuanto mejor sea el material utilizado para disipar el calor.
- tAmbient es la temperatura ambiente, la cual se espera que sea proporcionada por el sistema de refrigeración. Con ello no nos referimos a la temperatura del entorno, sino en el pequeño espacio en el que se encuentra la pieza de hardware.
- HSF-Θca es la temperatura mínima por cada vatio en el disipador de calor. De tal manera que cuanto más alto sea este valor entonces menor disipación de calor será necesario en un procesador.
De la misma manera que el diseño de nuevos procesadores, tarjetas gráficas, memorias RAM y el resto de componentes buscan incorporar un mayor rendimiento por vatio, también nos encontramos con que el TDP de los diferentes elementos ha ido aumentando con el tiempo, requiriendo el desarrollo de nuevos y cada vez más avanzados sistemas de refrigeración a la par de los nuevos procesadores.
La relación entre el Boost y el Thermal Design Power
Una de las particularidades que tienen las CPU y GPU actuales es la capacidad de alcanzar velocidades de reloj mucho más altas para lo que están originalmente diseñadas. Son las llamadas velocidades de Boost o Turbo, esto lo consiguen haciendo uso de un canal de voltaje diferente. Así pues, cuando la carga sobre el procesador llega a ciertos puntos de estrés, con tal de quitarse de encima el trabajo acumulado lo que se hace es utilizar un segundo voltaje, más alto, que nos va a permitir alcanzar velocidades de reloj más altas, pero esto también ocasionar un Thermal Design Power más alto.
Las contrapartida a ello es que el procesador no puede soportar dichos consumos durante un largo tiempo por el aumento de la temperatura. Es por ello que estos cambios de velocidad de reloj repentinos se realizan durante un periodo muy corto de tiempo en el que se hace el cambio de voltaje, se sube la velocidad de reloj, se mantiene un breve momento en el pico más alto, pero bajar y más tarde volver al voltaje original.
A todo esto, hemos de aclarar un punto, el TDP incluso durante el periodo de Boost es también importante de cara al sistema de refrigeración y, por tanto, de expulsión de calor. Por lo que ese pequeño periodo de subida en la velocidad de reloj también se tiene que tener en cuenta a la hora de diseñar el sistema térmico que rodea a un procesador, tarjeta gráfica y muchas veces incluso un sistema entero como puede ser un portátil o una consola de videojuegos.
¿Qué es el Intel Processor Base Power?
La respuesta a ello es bien sencilla, se trata del TDP de una CPU de Intel cuando esta se encuentra en modo PL1 y, por tanto, en velocidad normal. El PL2, en cambio, hace referencia al nivel de consumo durante el periodo de Turbo o de Boost. Por lo que técnicamente nos encontramos en una maniobra de rebranding, por lo que cuando Intel hace referencia al Processor Base Power lo que esta es haciendo referencia al consumo energético del procesador en condiciones normales. En cambio, el llamado Maximum Turbo Power hace referencia al TDP durante el periodo en el que la velocidad de reloj aumenta temporalmente.
Es decir, el Processor Base Power no es ningún tipo de tecnología nueva, ni una característica del hardware. Si no que realmente se trata de una maniobra de marketing para relacionar ciertos conceptos básicos y tecnologías a ciertas marcas en concreto. La causa es que si hablamos de Processor Base Power se hará siempre desde la perspectiva de las CPU de Intel y cuando el usuario busque lo que signifique dicha combinación de palabras le lleve exclusivamente a los procesadores de dicha marca. Por lo que, de manera resumida, el Processor Base Power no es más que el TDP del procesador y, por tanto, el calor que emite, pero solo en su velocidad de reloj habitual y no en los pequeños acelerones de velocidad que ya os hemos explicado.