Si alguna vez ha estado buscando una CPU, existe una gran posibilidad de que se haya encontrado con una pequeña calificación conocida como TDP. Esta es una calificación que a menudo se usa en argumentos o recomendaciones y, en realidad, se malinterpreta bastante. TDP son las siglas de 'Thermal Design Power' y es una especificación que se puede encontrar en prácticamente cualquier procesador hoy en día. Se mide en “Watts” y está destinado a informar al usuario acerca de la cantidad máxima de calor que se espera que emita el procesador en un escenario realista pero de carga pesada. Los dos principales fabricantes de CPU, AMD e Intel, utilizan este número ampliamente en todo su material de marketing.
El AMD Ryzen 5 3600XT tiene una clasificación de TDP de 95W
Entendiendo TDP
Entonces, ¿por qué exactamente esta clasificación TDP es tan difícil de entender? Bueno, una gran parte tiene que ver con el hecho de que el TDP no es una calificación estrictamente regulada. Intel y AMD utilizan esta clasificación para referirse a la cantidad de calor que la solución de enfriamiento de la CPU debe disipar de la CPU para mantenerla por debajo de TJmax. Esto crea una gran cantidad de áreas grises en la definición de TDP, debido a las variaciones introducidas a través de los algoritmos de refuerzo de CPU y la variedad de soluciones de enfriamiento.
TDP también es confuso debido al hecho de que se anuncia en Watts. Al ver esta clasificación en vatios, uno puede asumir fácilmente que se refiere a la cantidad de energía que el procesador debe consumir, lo cual es un concepto engañoso. TDP en realidad se refiere a la 'Salida de energía térmica' en lugar de 'Consumo de energía eléctrica', lo que crea un nuevo concepto erróneo entre el comprador común.
Calor vs Poder
Contrariamente a la creencia popular, la clasificación TDP no se refiere, de hecho, a la cantidad máxima de energía que el procesador puede consumir bajo carga. Ni siquiera es una medida de energía eléctrica en absoluto. TDP es un número 'elegido' por AMD e Intel en lugar de calculado, y su objetivo final es una mezcla de información útil y marketing.
TDP es un número que se selecciona para permitir a los fabricantes de refrigeradores diseñar una solución de refrigeración que pueda mantener dicho procesador dentro de sus temperaturas de funcionamiento normales en todos los escenarios de casos de uso normales. Por lo tanto, está más orientado al enfriamiento del procesador que a la energía que el procesador puede consumir bajo ciertas condiciones.
Sin embargo, existe un vínculo entre la potencia térmica nominal que se puede ver aquí y la potencia real que puede consumir el procesador. Si bien el número TDP en sí mismo puede no ser el indicador directo del consumo de energía, indirectamente puede ser útil para comparar el consumo de energía de dos procesadores que utilizan el mismo proceso de fabricación y se basan en la misma arquitectura. Dado que el procesador con la clasificación TDP más alta produciría más calor bajo carga, es probable que también tienda a consumir más energía de la fuente de alimentación. Por lo tanto, podemos decir que los números están vinculados, pero decir que un procesador con una clasificación de TDP de 95 vatios consumirá 95 vatios de potencia bajo carga es simplemente inexacto.
Un vatio es un vatio
A pesar de las aparentes diferencias entre la salida de energía térmica y el consumo de energía eléctrica, un vatio sigue siendo un vatio. Wikipedia define el vatio como 'una unidad derivada de un joule por segundo, y se utiliza para cuantificar la tasa de transferencia de energía'. Esta definición es especialmente útil para explicar el uso de la unidad 'vatio' en las clasificaciones de TDP.
La potencia consumida por el componente se mide en vatios, mientras que la salida de calor del procesador también se mide en vatios. Es importante recordar que estas no son unidades diferentes que comparten el mismo nombre. El uso de vatios significa que la misma energía se está convirtiendo de forma térmica a eléctrica. Esto significa que la energía que extrae el procesador (la energía eléctrica) siempre será algo mayor que la energía que libera el procesador en forma de calor (energía térmica). El procesador utiliza la diferencia de energía entre estas dos cantidades para realizar su función.
Cómo Intel calcula el TDP
Los conceptos erróneos con respecto a las clasificaciones de TDP se han generalizado aún más debido al hecho de que los dos grandes fabricantes de CPU utilizan diferentes formas de seleccionar su TDP. Esto significa que sus números, aunque ambos se miden en vatios, no son comparables entre sí. La diferencia importante es que Intel usa el reloj base de sus procesadores para seleccionar su TDP. Esto significa que la clasificación de 'salida máxima de calor' de sus procesadores solo es válida cuando la CPU está funcionando en el reloj base.
Esto presenta una multitud de desafíos en escenarios modernos. Las CPU modernas de Intel rara vez operan en el reloj base. Debido a los extensos mecanismos de impulso integrados en los chips modernos, y aún más, el margen de overclocking desbloqueado por las características de la placa base como Multi-Core Enhancement, la clasificación de TDP anunciada cae muy por debajo del consumo de energía real del chip durante el uso regular. El TDP es una estimación bastante moderada de la producción de calor de los procesadores cuando se trata de Intel.
La clasificación TDP de Intel solo puede igualar el consumo de energía si se aplica el límite de energía PL1 - Imagen: ExtremeTech
Esto también puede representar un desafío para el usuario final en términos de elección de componentes. Un comprador desprevenido podría estar inclinado a comprar una fuente de alimentación más pequeña o un enfriador de CPU más débil si la consideración se basa solo en TDP. Si bien es posible ejecutar la CPU con un enfriador que esté calificado para su TDP exacto (enfriador de 95W para una CPU con clasificación de 95W), la CPU definitivamente superará su TDP nominal tan pronto como se active cualquier mecanismo de turboalimentación. Esto puede presentar problemas en términos de enfriamiento. Por lo tanto, el enfoque de Intel sobre las calificaciones de TDP de sus procesadores es un poco más confuso que el de AMD y, por lo tanto, deja más espacio para la interpretación.
Cómo AMD calcula el TDP
AMD es, de ninguna manera, perfecto cuando se trata del proceso de asignación de calificaciones de TDP a sus CPU. La gran ventaja del enfoque de AMD, sin embargo, es que AMD mide la salida de calor del procesador en su reloj de impulso máximo, a diferencia del enfoque de Intel donde se mide en el reloj base. Esta puede ser una indicación algo más precisa de la cantidad de calor que la CPU puede generar en casos de uso regular.
AMD anuncia el 'consumo de energía' de sus chips como números TDP en su presentación - Imagen: AMD
Se ha informado que la definición interna de AMD de TDP es: 'La potencia de diseño térmico (TDP) es estrictamente la medida de la salida térmica de un ASIC, que define la solución de refrigeración necesaria para lograr el rendimiento nominal'. Esta afirmación es bastante sencilla en esencia. AMD describe los requisitos básicos de una clasificación TDP para un ASIC (circuito integrado específico de la aplicación o CPU Ryzen en este contexto). Esta guía de AMD ofrece un poco más de información a los fabricantes de refrigeradores para que puedan diseñar una solución de refrigeración adecuada para las CPU en cuestión.
Sin embargo, hay una parte confusa en la declaración de AMD. AMD se refiere al 'rendimiento nominal' del procesador en su definición de TDP. Básicamente, esto significa que la clasificación TDP solo es válida para procesadores que operan entre sus frecuencias base y de refuerzo. Esto descarta la función potencial de overclocking automático de Precision Boost 2.0, que utiliza el margen térmico y de potencia para lograr los relojes de impulso máximos que el procesador puede alcanzar, sin violar los límites térmicos y de potencia.
El enfoque de AMD también incluye una fórmula para TDP que potencialmente puede ayudar a los fabricantes de enfriadores a diseñar adecuadamente sus soluciones de enfriamiento.
Fórmula TDP
La fórmula dada por AMD para TDP es la siguiente:
TDP (vatios) = (tCase ° C - tAmbient ° C) / (HSF θca)
GamersNexus desglosó esta fórmula en sus informes, veamos qué significa:
- tCase ° C se define de la siguiente manera: “Temperatura máxima para que la unión matriz / esparcidor de calor alcance el rendimiento nominal”. Se ha informado que la definición interna de AMD es esta: 'Temperatura máxima de la carcasa. La temperatura máxima cuando se mide en la ubicación del paquete especificada por la guía de diseño térmico adecuada '. Tcase max se utiliza para el diseño de soluciones térmicas y en simulaciones térmicas.
- tCase significa 'caja', como en el esparcidor de calor integrado o IHS, no el chasis de la computadora. En particular, esto se refiere a la temperatura en el punto donde la matriz de silicio se encuentra con IHS. Tenga en cuenta que esto no es 'qué tan caliente se calienta la CPU' sino 'qué tan caliente puede calentarse la CPU antes de que Precision Boost 2 comience a desacelerar'. Un tCase más bajo generaría un TDP más bajo en la fórmula.
- El siguiente número en la fórmula es tAmbient, que es el sustraendo deducido del minuendo tCase antes de que el resultado se divida por la resistencia térmica. AMD define tAmbient ° C como la 'temperatura máxima en la entrada del ventilador HSF para lograr el rendimiento nominal'.
- HSF se refiere al disipador de calor y al ventilador, por lo que el enfriador de la CPU está montado encima del procesador. Esta es la temperatura del aire alrededor del disipador de calor, ya sea en un banco abierto o en una caja de PC. Un tAmbient más bajo significa un TDP más alto, pero tAmbient lo define AMD en su fórmula TDP y no lo define su propio tAmbient. AMD define HSF θca (° C / W) como: La calificación mínima de ° C por vatio del disipador de calor para lograr el rendimiento nominal.
Las especificaciones de AMD para la fórmula se dan en esta tabla por AMD - Imagen: GamersNexus
¿Tiene sustancia la fórmula?
Tener una fórmula específica para este caso de uso puede parecer la solución perfecta a los conceptos erróneos sobre TDP, pero de hecho está lejos de serlo. En primer lugar, cabe señalar que ninguno de los valores de la fórmula es fijo. Todos los valores son variables que cambian con el procesador en cuestión. Esto significa que los números se pueden manipular a voluntad para obtener el valor de TDP deseado, y el valor de TDP se puede manipular solo para obtener los números definidos arbitrariamente en el lado derecho. Es por eso que se afirmó que los valores de TDP son más 'seleccionados' que 'calculados' por Intel y AMD.
Pero miremos la fórmula para ver qué significa realmente. ¿Seguramente habría algo sustancial detrás de una ecuación matemática? Bueno, resulta que, de hecho, hay algún uso de esta fórmula en el proceso de fabricación de un enfriador para la CPU. La fórmula cubre esencialmente los factores que serían necesarios para lograr el objetivo de TDP seleccionado por el fabricante de la CPU. Sin embargo, las variables dentro de la fórmula no tienen ninguna importancia para el usuario final.
Hasta ahora, podría parecer que los números de TDP son solo una charla promocional que las empresas están colocando en sus cajas de CPU solo para engañar al consumidor. Sin embargo, ese no es del todo el caso. De hecho, AMD e Intel nunca afirmaron que el TDP esté destinado a indicar el consumo de energía de la CPU. Enumeran específicamente el TDP como un indicador de salida de potencia térmica y como una guía para el enfriador requerido para disipar el calor de la CPU. Los conceptos erróneos sobre el TDP se derivan de muchos factores, entre los que destaca el uso de “vatios” para representar la potencia térmica, que puede malinterpretarse fácilmente.
Cómo son útiles los números de TDP
Es posible que se sienta inclinado a pensar que los números de TDP publicados por AMD e Intel no tienen ningún significado para el usuario final. Esa afirmación puede ser cierta hasta cierto punto, pero no significa que los números de TDP sean completamente inútiles. Hay dos grandes ventajas de este enfoque:
Diferentes procesadores en el mismo TDP
La primera gran ventaja de diseñar una clasificación de TDP para los procesadores es que AMD e Intel pueden trabajar en las otras variables en la fórmula de TDP para lograr el objetivo de TDP deseado. Se explicó anteriormente que las variables en la fórmula se pueden manipular a voluntad para lograr el resultado deseado. Puede que esto no sea tan malo en la práctica. En realidad, esto significa que el fabricante puede seleccionar un TDP razonable para su componente y luego ajustar las partes internas del componente para obtener el resultado deseado. Esta es una explicación un tanto simplificada de por qué esa fórmula está tan abierta a la manipulación.
Las variables en esa fórmula varían de una CPU a otra, mientras que podemos ver varias CPU de AMD e Intel que comparten el mismo TDP. Por ejemplo, Ryzen 7 3800X, Ryzen 9 3900X y Ryzen 9 3950X comparten el mismo TDP de 105 vatios. Está claro para todos de inmediato que el Ryzen 9 3950X consume la mayor cantidad de energía de todas las CPU que comparten este TDP. Esto se debe a que AMD ha logrado ese TDP objetivo manipulando y ajustando los otros valores en la fórmula, para obtener la mejor transferencia térmica y eficiencia térmica con un mayor consumo de energía.
Diseño de soluciones de refrigeración
La segunda gran ventaja de las calificaciones de TDP es en realidad la razón principal por la que se seleccionaron los números de TDP en primer lugar. Dado que TDP es el número elegido por Intel y AMD para referirse a la cantidad de calor que el enfriador debe poder disipar para que la CPU funcione según lo previsto, este valor en realidad ayuda a los fabricantes de enfriadores a idear soluciones de refrigeración adecuadas para las CPU. Esto asegura que las CPU que están sacando los fabricantes tengan refrigeradores adecuados disponibles en el mercado tanto de fabricantes propios como de terceros.
El enfriador de torre BeQuiet PureRock Slim tiene un TDP anunciado de 120W - Imagen: BeQuiet
Cuando se anuncia una nueva CPU, AMD / Intel envía un documento detallado a los diseñadores de refrigeración llamado 'Guía de diseño térmico'. Esta guía contiene toda la información necesaria sobre el chip en cuestión, incluido el método utilizado para 'calcular' el TDP para ese procesador. Todos y cada uno de los ajustes que se han realizado en la fórmula también se indican en la guía para que el fabricante del enfriador también pueda ajustar las manipulaciones. Los fabricantes tienen la libertad de diseñar sus propias soluciones de refrigeración, que luego se someten a pruebas rigurosas con las CPU en cuestión. Esta prueba garantiza que el enfriador sea capaz de garantizar que el chip funcione a su nivel de rendimiento nominal, sin violar TJmax.
Fabricantes de enfriadores en TDP
Los fabricantes de estas soluciones de refrigeración también están polarizados sobre el tema de TDP. Es evidente que ninguno de ellos realmente confía en los números que publican AMD e Intel para sus CPU. Debido al nivel de ajuste y manipulación de la fórmula TDP, y la variación en el consumo de energía y las térmicas debido a las técnicas de refuerzo, los fabricantes de refrigeradores prestan poca atención al número real. Los fabricantes tienden a validar el funcionamiento de los refrigeradores a través de sus propias pruebas en las CPU en cuestión.
Es posible que haya notado que los refrigeradores también tienen una clasificación TDP anunciada. Este es otro número de TDP que no tiene mucha sustancia cuando se trata de operaciones en el mundo real. Si un enfriador tiene una potencia nominal de 95 W TDP, no significa necesariamente que pueda enfriar un procesador que también tiene una potencia nominal de 95 W. Hay demasiadas variables en juego aquí para hacer una declaración general definitiva como esa. Los fabricantes de enfriadores en realidad prueban e idean sus propias clasificaciones de TDP para sus enfriadores que pueden o no cumplir con las clasificaciones que AMD e Intel han publicado.
Las pruebas térmicas y las revisiones adecuadas deben ser su único punto de referencia al comprar un enfriador para su CPU. Las clasificaciones de TDP tanto de la CPU como del enfriador pueden ser buenas para confundir al comprador potencial.
Si no es TDP, ¿entonces qué?
Si le preocupa el consumo de energía de cualquier CPU que esté considerando comprar, hay una manera de averiguarlo exactamente. En lugar de depender de números de TDP inventados que ofrecen pocos o ningún indicador del consumo de energía en el mundo real, siempre se deben observar las revisiones en profundidad y el rendimiento térmico de una CPU en particular antes de comprar. El TDP no muestra el panorama completo. Puede ser bastante engañoso para los clientes que solo ven 'vatios' impresos junto a un número y suponen que es la potencia máxima nominal.
Las revisiones exhaustivas de las CPU y otros componentes generalmente incluyen los números de consumo de energía que se miden tanto desde el conector de CPU ATX de 12 pines como desde la pared. Esto da una idea muy precisa sobre el consumo de energía de la CPU en diferentes escenarios. A diferencia de los números de TDP, los números de consumo de energía que se calculan de esta manera son bastante representativos de los números reales que podría esperar ver en el funcionamiento normal. Estos valores también tienen en cuenta los algoritmos de refuerzo y cualquier mejora OC lista para usar que pueda activarse en ciertas CPU. Juzgar el consumo de energía de una CPU de esta manera es mucho más preciso y representativo de los resultados reales del mundo real que simplemente estimar el consumo de energía a partir de las clasificaciones de TDP.
Los números de revisión reales dejan en claro que el consumo de energía real está muy por encima de los TDP anunciados - Imagen: TomsHardware
Ultimas palabras
En conclusión, es bastante obvio que los números de TDP no son representativos del consumo de energía de una CPU en escenarios del mundo real. El TDP es una clasificación que es más flexible de lo que la mayoría de la gente cree. En su mayoría, es un número seleccionado por AMD e Intel para dar a los fabricantes de refrigeradores un objetivo determinado, alrededor del cual deben diseñar sus soluciones de refrigeración. Hay mucho espacio para la interpretación en esta clasificación y, por lo tanto, conduce a una gran cantidad de conceptos erróneos. TDP no es de ninguna manera una representación precisa del consumo máximo de energía de una CPU, como podrían asumir la mayoría de los compradores desprevenidos.
Sin embargo, la clasificación tiene sus usos en algunos casos, que se preocupan más por el enfriamiento de la CPU que por el consumo de energía. Los fabricantes de refrigeradores tampoco están de acuerdo con el uso de números y fórmulas de TDP por parte de Intel y AMD. Ellos diseñan su propia metodología y pruebas para verificar si la solución de enfriamiento que produjeron es adecuada para una determinada CPU. También puede ser inexacto comparar directamente los números de TDP de una CPU con otra, simplemente porque ambos usan “vatios” en su sistema de clasificación. El usuario final siempre debe tener en cuenta las opiniones antes de tomar una decisión de compra.
