Tdp: minder simpel dan het lijkt

Het is misschien wel eens opgevallen dat de laatste jaren hele families van processors dezelfde tdp krijgen. Logischerwijs zou een chip op 2,0GHz minder heet moeten worden dan een chip op 2,6GHz, maar het komt toch vaak genoeg voor dat zulke chips dezelfde tdp hebben. Vroeger was dat niet zo: toen kwam er voor iedere stap in snelheid gewoon een paar watt bij, tot er weer een nieuwe core uitkwam met kleinere transistors of andere verbeteringen. Het feit dat men nu een tdp voor een hele familie bepaalt is niet (alleen) een kwestie van gemakzucht en rekening houden met de toekomst, maar heeft vooral te maken met het feit dat transistors steeds kleiner worden.

Het verbruik van een chip bestaat grofweg uit twee componenten: actieve stroom die nodig is om de transistors te schakelen en lekstroom, die domweg weglekt. 'Vroeger' was de laatste factor minimaal en was de tdp vrijwel volledig afhankelijk van het aantal transistors en de frequentie waarop deze schakelden. Dit zijn goed voorspelbare en beheersbare variabelen, getuige de zeer precieze specificaties van toen, die tot op de tiende watt nauwkeurig waren. Hoe kleiner het procedé (90nm, 65nm, enzovoorts) hoe sterker de lekstroom wordt. Erger nog is dat deze steeds moeilijker onder controle te houden is: dát een chip veel lekt staat vast, maar hoeveel precies wordt bepaald met een worp van een dobbelsteen. Dit maakt het specificeren van een tdp voor een specifiek model gevaarlijk.

Een voorbeeld: stel dat men in 'oude stijl' specificaties opstelt door de zeggen dat een bepaalde core een tdp van 65W heeft op 2,6GHz, 62W op 2,4GHz en 59W op 2,2GHz. Vervolgens komt er een chip van de band afrollen die toevallig 5W meer lekt dan verwacht. Deze chip zal dus 70W nodig hebben op 2,6GHz, 67W op 2,4GHz en 64W op 2,2GHz, wat in alle gevallen boven de tdp ligt. Ondanks het feit dat hij perfect functioneert kan deze chip de vuilnisbak in, omdat hij aan geen enkele specificatie voldoet. In de alternatieve situatie waarin alle modellen op 65W worden gezet kan de chip echter nog steeds op 2,2GHz worden verkocht. Zo heeft men dus betere yields en gemiddeld hogere winstmarges.

Variatie binnen een wafer speelt in de praktijk een minder grote rol dan variatie tussen verschillende wafers.

Wat betekent dat voor de consument?

Het betekent dat een 2,2GHz-processor met een tdp van 65W niet noodzakelijk zuiniger is dan een identieke processor op 2,6GHz, die ook een tdp van 65W heeft. Zoals de specificatie al zegt kunnen ze écht evenveel stroom gebruiken, ook al klokt de een 400MHz sneller dan de ander. Sterker nog: chips die in de hoogste snelheidscategorie van een bepaalde tdp-familie vallen behoren vaak tot de meest gezonde exemplaren met de laagste lekstroom, terwijl chips die veel lekken op lagere snelheden worden verkocht. Hierdoor is er een goede kans dat een 2,6GHz-chip in slaapstand zuiniger is dan een 2,2GHz-processor uit dezelfde familie.

Een 'tdp-familie' kan echter ook in je voordeel werken: op het moment dat een chip beter presteert dan verwacht, of om wat voor reden dan ook niet naar het maximum geduwd wordt, kan zelfs het maximale verbruik ervan ver onder de tdp liggen. Een goed voorbeeld hiervan is de pas geleden aangekondigde 45nm quadcore QX9650, die net als bijna alle andere Extreme-chips van Intel een 130W-tdp heeft, maar in de praktijk niet meer dan 90W nodig blijkt te hebben.