CPUはクロック周波数が高いほど消費電力や発熱が大きい？

最終更新日 2023年09月07日

News：省エネとコンピュータのホットな関係：熱で揺らぐコンピュータの信頼性 には、以下のとおり書かれています。

　CPUに限らず、現在の半導体技術による集積回路の消費電力は、動作速度(クロック周波数)と回路のトランジスタ数に比例し、さらにその電源電圧の2乗に比例するという性質がある。

＠IT Special PR：電力コストに敏感な人が選択するAMD Opteron プロセッサ搭載サーバ には、以下のとおり書かれています。

製造プロセスが同じ場合、基本的にクロック周波数と消費電力は比例する。

ASCII.jp：Windows on ARMにおいて気になる電源管理への対応 (1/2)｜Windows Info には、以下のとおり書かれています。

一般にCPUコアの処理中の消費電力は、電源電圧の2乗とクロック周波数に比例する。

CPU の消費電力は、クロック周波数に比例するようです。また、クロック周波数だけではなく、トランジスタ数、電源電圧の2乗にも比例するようです。

CPU はコア数が増えると消費電力が大きくなる傾向が見られますが、コア数の増加によりトランジスタ数も増えているので、消費電力が大きくなると考えられます。

CPU の消費電力が電源電圧の2乗に比例することは、オームの法則からわかります。

CPU の製造プロセスが同じの場合、CPU の消費電力はクロック周波数に比例するそうですが、CPU は製造プロセスの微細化が進むと電源電圧が下がる傾向が見られますので、製造プロセスが同じという条件を付けていると考えられます。

製造プロセスが違う CPU が混在する中で比較すれば、クロック周波数と消費電力は比例するとは限らないと考えられます。

基本の基本 まずはCPUを静音化 1/4 DOS/V POWER REPORT | Impress Japan には、以下のとおり書かれています。

CPUの発熱量は公表されていないし、正確に計測するのも困難だが、発熱は消費電力に比例するので、消費電力＝発熱と考えても差し支えない。

【熱設計電力】 用語解説辞典｜【公式】NTTPC には、以下のとおり書かれています。

　半導体部品は、電力を消費するとき熱を出す。発熱量は、消費電力に比例して大きくなる。

CPU の発熱は、消費電力に比例するそうです。

CPU の消費電力はクロック周波数に比例することも合わせて考えると、CPU はクロック周波数が高いほど消費電力と発熱が大きいとわかります。

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