Una de las especificaciones de los procesadores es el denominado Thermal Design Power o TDP. Equívocamente, este valor se suele confundir con el consumo de energía del procesador, algo que no es del todo correcto. Vamos a explicarte que nos quiere decir este valor y cómo afecta al diseño del procesador.
Este valor está presente en todos los procesadores y no hace referencia al consumo de energía, más o menos. Realmente, este parámetro lo que nos indica es la cantidad de calor que puede generar el procesador en vatios. Debido a que la potencia y el calor generado se expresa en vatios, genera bastante confusión.
Debes saber que el TDP está directamente relacionado con la cantidad de núcleos y la frecuencia del procesador. A mayor número de núcleos y mayor frecuencia, mayor es el consumo de energía y, por consiguiente, mayor es la generación de calor. Como ves, es un parámetro muy ligado al consumo de energía, aunque expresa otra cosa.
¿Qué es el Thermal Design Power?
El TDP o Thermal Design Power se suele utilizar como 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 la CPU que se está diseñando en ese momento.
Hay procesadores que permiten «modificar» este valor
Como bien os hemos explicado anteriormente el TDP es un tipo de especificación que viene dada por el fabricante y que no tiene ningún tipo de forma de modificarlo por el hecho de que implicaría cambiar por completo la estructura del propio chip. Pero si que es cierto que en parte hay una serie de modelos que permiten aumentar o disminuir el TDP, algo que básicamente ajusta los valores máximos que tiene el procesador mediante un microcódigo para permitir que soporte cargas de calor más altas, siendo un sistema que no está implementado en demasiadas CPU por motivos obvios.
Por ejemplo podemos encontrar que hay versiones de procesadores de Intel para dispositivos portátiles que vienen con la especificación cTDP, que básicamente es un modo de funcionamiento de las últimas generaciones para permitir ajustar sus valores de TDP. Los valores obviamente están dentro de unos límites, podemos encontrar por ejemplo que uno de estos chips tiene un cTDP que puede llegar a oscilar entre 9 W-36 W, indicando de esta forma que se puede configurar dentro de estos valores el máximo que queremos que tenga, haciendo que genere más o menos calor y que a su vez obviamente consuma en mayor o menor medida.
AMD también tiene una serie de procesadores que permiten cambiar este parámetro, aunque además de incorporarlo en los modelos móviles, también cuentan con una configuración similar para algunas de las CPU de la serie 9000 debido a que se lanzaron con un TDP inferior al que tienen el resto de generaciones. En este caso la marca sacó al mercado varios modelos de esta generación con un TDP de 65 W, mientras que en las anteriores nunca bajaban de 105 W, por lo que lanzaron una actualización de AGESA para la BIOS que permitía configurar estos modelos a 120 W, el límite que son capaces de soportar.
Las tarjetas gráficas usan otro valor
Actualmente, el valor TDP se ha dejado de utilizar en las tarjetas gráficas. Para estos componentes se ha empezado a usar otro valor que ofrece más precisión. NVIDIA en sus soluciones utiliza el térmico TGP, mientras que AMD utiliza el término TBP.
Convencionalmente, el TDP en las tarjetas gráficas indicaba el parámetro de temperatura de la GPU. Esto presenta un problema y es que no se considera el consumo en el resto de elementos que conforman la tarjeta gráfica. Más recientemente se ha empezado a usar el valor TGP (NVIDIA) y TBP (AMD) que es más exacto al incluir otros valores. Ahora se contabilizan las fases de alimentación (VRM) y la memoria de la gráfica (VRAM).
El motivo del cambio está en el disipador de la tarjeta gráfica. Dicho elemento no solo cubre la GPU, también cubre las VRM y la VRAM. Así que utilizar el parámetro TDP es incompleto para referirse al calor generado por este componente.
¿Cómo se calcula?
El Thermal Design Power es dado directamente por el fabricante, por lo que realmente no debemos preocuparnos sobre esto. Aunque siempre es bueno saber de donde vienen las cosas. Te vamos a mostrar la fórmula y que quiere decir cada uno de los parámetros de la misma:
(tCase (° C) – tAmbient (° C)) / (HSF Θca)
Dichos valores quieren decir lo siguiente:
- tCase: es la transferencia de calor entre el procesador y su encapsulado, cuanto mejor sea el material utilizado para disipar el calor. Un buen encapsulado puede favorecer a reducir el valor del TDP final.
- 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.
Relación con la frecuencia Boost
Los procesadores modernos ya no tiene una frecuencia, sino que oscilan en un rango de frecuencias. Tenemos la frecuencia base 0 mínimas de trabajo del procesador y la Boost, que es la máxima que puede llegar según ciertos parámetros. Para conseguir esta frecuencia Boost se requiere la modificación de la tensión de trabajo (voltaje).
Estas frecuencias se «activan» cuando aumenta la carga de trabajo en el procesador. Suele estar asociada a los videojuegos, pero también se suele dar en otros momentos, como en aplicaciones exigentes como Photoshop. La activación de este modo aumenta la frecuencia y, por tanto, el consumo y la generación de calor. Aquí se activa otro TDP, que obviamente, será más elevado.
Debes saber que el procesador no puede soportar durante mucho tiempo esta frecuencia elevada y el aumento de consumo. Este aumento de frecuencia, como depende de cambios de voltaje que pueden ser problemáticos a largo plazo, se dan durante periodos cortos. Durante estos momentos el TDP aumenta de manera notable.
El TDP que normalmente se muestra por el fabricante hace referencia a carga en todos los núcleos con la frecuencia base. Normalmente, suele haber un segundo TDP que se oculta y que hace referencia a cuando se entra en el modo Boost. No se suele mostrar este «TDP 2» porque se considera que se da durante periodos muy cortos (normalmente segundos).
Los disipadores para procesadores también hacen referencia a ese TDP inicial, no al «TDP 2». Esto no es un problema, ya que cualquier disipador que cumpla con el TDP del procesador, debería soportar sin problema estos picos de temperatura. Además, los procesadores tienen mecanismos que si detectan exceso de temperatura, reducen su rendimiento para protegerse.
¿Qué es el Intel Processor Base Power?
La respuesta a ello es bien sencilla: se trata del TDP de una CPU de Intel cuando 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 hace referencia al consumo energético del procesador en condiciones normales. En cambio, el llamado Maximum Turbo Power se refiere 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.
