TDP

1. 개요

2. 상세

3. 일반적인 정의

4. 발열량, 방열량, 소비 전력과의 관계

5. 타 제조사와의 TDP 비교

5.1. 인텔

• TDP
  인텔은 TDP에 대해, 기본(베이스) 클럭에서 TDP가 정의된다고 밝히고 있다. 다만, 이 정의는 실제 CPU에서 발생하는 TDP를 대변하지 못하는 문제가 있다. 인텔 CPU의 실제 TDP는 하스웰 마이크로아키텍처 기반의 4세대 코어 i 시리즈부터 정의된 PL1, PL2, Tau 값의 영향을 받는다. 이때 CPU의 클럭은 TDP, PL1, PL2, Tjunction(온도 상한선. 단위는 °C)을 초과하지 않는 선에서 결정된다. 7세대까지는 TDP와 Tjuction을 제외한 나머지 사양은 CPU의 공식 스펙에 표기되지 않는데, 8세대부터는 PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power)까지는 표기한다.(그러나 후술할 메인보드 제조사의 조절 허용 때문에 K 프로세서는 기본값이 공식 스펙상 사양인 경우가 거의 없다.) 참고로 HWiNFO 7.43버전부터 PL1/PL2 관련 정보를 좀 더 자세히 보여준다.[3]
  인텔 공식 문서
• PL1 (Power Limit 1)
  CPU 베이스 클럭 기준으로 소모할 수 있는 최대 전력이자, PL2 상태가 종료된 이후의 최대 전력 제한(단위: W). CPU 스펙에 표기된 TDP가 PL1을 의미한다.
• PL2 (Power Limit 2)
  CPU에 부하가 걸렸을 때, 터보 부스트가 발생하면서 일시적으로 소모할 수 있는 최대 전력 제한(단위: W). 순간 또는 최대 TDP라고 볼 수 있다.
• PL3 (Power Limit 3)
  배터리를 보호할 수 있는 수준의 최대 순간 전력 제한(단위: W). 5세대 코어 i 시리즈부터 도입되었으며, 옵션 사양이라서 기본적으로(default) 비활성화(disable)되어 있다.
• PL4 (Power Limit 4)
  공급 전원으로부터 전달 받을 수 있는 최대 순간 전력 제한(단위: W)으로, 스카이레이크 마이크로아키텍처 기반의 6세대 코어 i 시리즈부터 도입되었다. PL3와 마찬가지로 옵션 사양이며, 기본적으로 비활성화되어 있다.
• Tau (Turbo Time Parameter)
  PL2 상태의 지속 시간(단위: 초)을 의미하며, 본래 Tau라는 명칭 없이 Turbo Time Parameter라는 명칭으로만 정의되어 있었다. Tau는 5세대 코어 i 시리즈부터 등장했다. 통상 K는 56초, Non-K는 28초
• Tjunction
  CPU의 실리콘 다이가 허용할 수 있는 최대 온도(단위: °C). CPU 히트스프레더의 표면 온도(Tcase)가 아닌, 디지털 써멀 센서(DTS)에 의해 각 코어 내부 트랜지스터와 접합된 곳 근처 열원에서 0.256초 단위로 측정된 온도를 가리킨다. ( tom's HARDWARE의 Intel CPU Temperature Guide 참조.)
  보통 '정션 온도' 혹은 '심부 온도'라고도 통용되는 편이지만, 심부라는 표현이 품목마다 기준이 달라서 정션 온도가 무조건 실리콘 다이 밑면의 온도를 가리킨다는 것은 아니다. DRAM 칩의 표면 온도는 제품 분해할 때 육안으로 바로 보이는 검은색 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)의 윗 표면을 기준으로 정의하여 CPU의 표면 온도와 크게 다를 바 없지만, DRAM 칩의 정션 온도는 실리콘 다이 밑면이 아니라 EMC의 밑면이자 실리콘 다이의 윗 표면을 기준으로 명확하게 정의하고 있기 때문. ( igor's LAB의 GDDR6 memory temperatures comprehensibly explained and remeasured – is AMD doing everything right? | Basics, 마이크론의 TN-00-08: Thermal Applications Introduction 참조.) DTS가 탑재된 인텔 현행 CPU는 기질(基質/substrate) 표면이자 실리콘 다이 밑면을 기준으로 정의하고 있다.
  예를 들어 i7-8700의 경우, PL2(122W) 상태에서는 CPU의 스펙대로 올 코어 부스트 클럭 4.3GHz로 작동하나 AVX와 같이 전력 소모가 높은 명령어가 사용되어 전력 소모량이 PL2 값을 초과하거나,[4] 온도가 Tjunction(100°C)을 초과하면, 클럭이 그보다 낮아질 수 있다. 또한 Tau(28초) 값만큼의 시간이 지나 진입한 PL1(65W) 상태에서는 전력 제한량이 PL2 상태보다 낮기 때문에, PL2 상태보다 더 낮은 클럭에서 작동할 수 있다. 따라서 인텔 CPU를 위한 쿨러를 선택할 때는 공식 스펙상의 TDP가 아닌 PL2 값에 맞춰서 선택해야 한다. 공식 스펙 TDP에 맞춰서 쿨러를 선택할 경우, 터보 부스트 클럭이 제대로 발생하지 않거나 높은 CPU 온도와 높은 쿨러 소음의 원인이 될 수 있기 때문이다. CPU의 PL2 값을 찾기 어렵다면, TDP의 최소 2배 이상의 발열을 쿨링 가능한 쿨러를 고르면 된다. 보통 PL2가 TDP의 2배 정도 되기 때문이다. 원래 공식 스펙상 PL2는 PL1의 1.25배로 규정되어 있었으나, 실제론 그것을 초과하는 경우가 많았으며 10세대 코어 i 시리즈부터는 Non-K 일부 제품들을 제외하면 그냥 대놓고 2배가 되어버렸다. 더 나아가, 극한의 부하에서는 PL2보다도 훨씬 높은 전력으로 소모하기 때문에, 장시간의 강한 부하에도 클럭 저하가 없으려면 쿨링 성능이 더 좋은 쿨러를 요구할 수밖에 없다.
  8세대 코어 i 프로세서부터 코어 수가 크게 증가하면서 TDP와 실제 전력 소모 사이의 괴리가 커지자, 12세대 코어 i 프로세서부터 제품 사양에 TDP 대신 Processor Base Power, Maximum Turbo Power를 표기한다.
• PBP (Processor Base Power)
  기존 PL1, TDP와 동일하다.
• MTP (Maximum Turbo Power)
  기존 PL2와 동일하다. 1초 이상 지속되는 최대 전력 소모를 의미하며, 10ms 이하로 지속될 때 일반적인 부하에서는 MTP 이내에 최대 전력으로 소모되지만, 극한의 부하일 때의 MTP보다 더 큰 최대 전력으로 소모할 수 있다.


참고로 PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power), Tau 값은 데스크톱용 메인보드 제조사가 임의로 조절할 수 있기 때문에, 제조사가 해당 작동 범위를 임의로 높게 설정해도 인텔은 이를 오버클럭이나 작동 보증 범위 초과로 간주하지 않았다. 실제 CPU의 PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power), Tau 값은 메인보드에 따라 CPU의 원래 스펙과 다를 수 있다.
보통 CPU 오버클럭이 가능한 Z 계열 칩셋 메인보드에서 PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power), Tau 값이 CPU의 본래 스펙보다 높게 셋팅된 경우가 많다. 12세대 이후 기준으론 스펙을 지키더라도 non-K만 그대로 지키고, K는 PL2 값을 PL1에도 적용해놓은 보드가 절대 다수이다(심지어는 B계열이나 H계열 중에서도 저가 보드에서도 저래놓은 경우가 꽤 있다). 그래서 해외 유명 테크 유튜브에서 TDP나 PL 설명을 찾아봐도 저걸 순정 기본값으로 소개해놓은 경우도 많아졌다.
이는 대부분의 벤치마크 사이트가 메인보드 순정 기본값으로 진행한다는 점[5]을 역으로 악용하여 어떻게든 경쟁사보다 벤치 점수 1점이라도 이겨먹으려고 하는 짓 때문인데, 세대를 거듭할수록 심해지고 있으며[6], AMD도 7000X 시리즈의 클럭 차력쇼 시도를 했다 폭망했다.

결국 2023년에는 이에 빡친 PugetSystems에서 앞으론 무조건 공식 PL1/TDP를 그대로 반영하는 설정을 수작업으로 적용해서 벤치하겠다고 선언하기에 이르렀다. 애초에 벤치마크/커뮤니티 사이트들과는 달리 워크스테이션 판매가 본업인 곳이라서 가능한 결단이기도 하다. 그리고 AMD는 전력을 낮춘 논 X판을 통해 평을 회복하며 차력쇼 경쟁에서 먼저 물러났고, 인텔은 철권 8발 결함 논란을 겪으면서 전력 제한 해제를 보증에서 제외하는 등, 차력쇼를 포기할 수밖에 없는 상황에 몰렸다.

그리고 사용자가 바이오스나 인텔 XTU를 통해 PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power), Tau 값을 임의로 조절하는 것도 가능하다. 관련 커뮤니티에서는 흔히 전력 제한 해제라고 부른다. 충분한 쿨링 성능을 지닌 CPU 쿨러를 장착했을 때, PL1 (Processor Base Power), PL2 (Maximum Turbo Power), Tau 값을 높이면, CPU에 부하가 걸렸을 때, 올 코어 터보 부스트 클럭 혹은 최대 터보 부스트 클럭 이하로 낮아지는 것을 막을 수 있다. 단, 전력 제한을 해제해도 CPU 쿨러의 쿨링 성능이 충분하지 못 하거나 메인보드 전원부의 최대 전력이 CPU의 전력보다 낮다면 온도 및 전력 스로틀링이 걸려서 올 코어 터보 부스트 클럭 혹은 최대 터보 부스트 클럭이 하락될 수 있음을 유의해야 한다.

CPU의 전압을 낮추면( 언더볼팅), 전력 제한량에 의한 CPU의 클럭의 저하를 어느 정도 줄일 수 있다. 다시 말하면, CPU의 스펙을 초과하지 않은 선에서 CPU의 클럭이 증가한다. CPU의 전압을 낮추면, CPU의 전력 소모량이 감소하게 되고 전력 제한량에 도달하기까지 여유폭이 증가해, CPU의 클럭 저하가 감소되는 원리이다. 예를 들어 i9-9980HK의 경우, CPU의 전압을 0.135 V 낮추면, PL2 상태의 올 코어 부스트 클럭이 약 200MHz, PL1 상태의 올 코어 터보 부스트 클럭은 약 400 MHz 증가한다. 참고로 클럭마다 필요한 전압과 그에 따른 전력 소모량은 같은 모델의 CPU라고 해도 개별 제품의 수율에 따라 차이가 발생하기 때문에, CPU의 전력 제한량에 따라 감소하는 클럭분은 각각의 CPU마다 다를 수 있다. 이는 전압 감소에 의해 증가하는 CPU의 클럭분도 마찬가지다.

• SDP (Scenario Design Power)
  인텔의 CPU의 데이터시트에 TDP 대신 SDP가 있거나 같이 있는 경우가 있다. 보통 저전력 및 초저전력 CPU에서 볼 수 있다. 이는 해당 CPU를 일반적인 목적이나 시나리오대로 작동했을시 발생하는 열량이다. TDP는 CPU의 최대 발열량이지만 일반적으로 항상 CPU를 풀로 사용하는 것이 아니므로 평상시 발열량은 낮다. 이 평상시 사용을 기준으로 발열량을 측정 및 제한한 것이 SDP이다. 실제 벤치마크 등을 돌려 강제로 최대 클럭이 되게 하면, 어느 정도는 최대 클럭으로 작동하다가 발열제한(써멀 쓰로틀)이나 전력제한(파워 쓰로틀)에 걸려 클럭이 강제로 낮아지게 된다. 즉 SDP는 평상시 이만큼의 방열 대책이 되어 있다면 작동합니다.란 뜻으로 이해할 수 있다.
  정리하자면 TDP의 경우 CPU의 설계상 최대 발열량이라고 말할 수 있다면, SDP의 경우 설계상 평상시 발열량이라고 말할 수 있다. 단, TDP는 TDP만큼 방열 대책이 되어 있다면 보통 발열로 인해 문제가 발생 하지 않지만 SDP의 경우 SDP만큼 방열 대책이 되어 있더라도 CPU를 많이 쓰는 프로그램의 경우 대부분 발열 및 이를 해소하기 위한 안전장치로 성능이 낮아지는 경우가 많다. 보통 열 제한에 걸려 클럭이 낮아지며, 열 제한이 걸리지 않도록 다른 방법을 사용하더라도 전력 제한에 걸려 클럭이 낮아 진다.

5.2. NVIDIA

• GCP (Graphics Card Power)
  그래픽 카드가 소모하는 전력(단위: W)을 의미하는 표기 방식이다. 무슨 기준으로 정의되어 있는지 NVIDIA가 정확히 밝혀주지 않기 때문에 실제 소비 전력을 통해 유추할 수밖에 없는데, 표기 GCP와 실제 소비 전력의 괴리감이 10% 내외임을 고려하면 그래픽 카드의 모든 부품들이 소모할 수 있는 전력들을 합산한 것이 아닌 주요 부품들만(GPU, 메모리 칩) 합산된 전력이거나, 모든 부품들의 전력들이 합산된 값이라도 최대 전력이 아닌 평균 전력으로 보이지만, GPU 및 메모리 칩의 개별 전력을 측정해주는 도구의 존재 유무가 불확실하므로 '그래픽 카드 전체 평균 전력'을 기준으로 표기된 것이 유력하다.

• TGP (Total Graphics Power)
  지포스 20 시리즈 시절에 잠시 사용된 표기 방식. 사실상 기존의 GCP와 다를 바 없다. 지포스 30 시리즈가 출시된 이후에는 다시 기존의 GCP로 표기하고 있으나, 수많은 리뷰 사이트나 언론에서는 이미 사용되지 않는 TGP로 여전히 표기하고 있다. 노트북에서는 TGP가 상당히 중요한데 RTX 3070 140W, RTX 3080 120W가 장착되었더라도 3080 쪽이 상위 칩셋이지만 실제 성능은 3070이 높기 때문이다.

• MPC (Max Power Consumption)
  지포스가 아닌 쿼드로 제품군에서 사용되는 용어로 정확한 정의는 찾기 어렵지만, 같은 그래픽 카드라면 MPC 값이 TGP 값보다 높은 것으로 보아, GCP와는 다르게 모든 부품들의 최대 전력들이 합산된 소모량(단위: W)을 의미하는 것으로 보인다. 어찌 보면 AMD의 TBP와 비슷한 기준. 그렇기 때문에 파워 서플라이 권장 사양으로써 TGP 또는 GCP 값보다 MPC 값이 더 우선되어 적용된다는 점이다. 예를 들어, 파워 서플라이의 8핀 커넥터를 요구하는 Quadro M6000은 GCP가 250 W이지만, MPC가 265 W, 8핀과 6핀 커넥터 하나씩 요구하는 Quadro RTX 5000은 TGP가 230 W이다.

• GPU Subsystem Power
  노트북용 제품군에 사용되고 있는 표기 방식. 일반적인 노트북에서는 시스템 메인 메모리와 보조기억장치를 제외한 나머지 CPU, GPU, 그래픽 메모리 등 각종 부품들이 하나의 메인보드에 일체형으로 탑재된 구조라서 표기 전력을 다르게 취급한다. 그래픽에 직결된 주요 부품들만(GPU, 그래픽용 메모리 칩) 합산된 전력이지만, 이 합산 전력이 최대 전력인지, 평균 전력인지는 명확하게 정의되어 있지 않다.

5.3. AMD

• TDP
  과거 AMD CPU의 TDP는 전체적으로 인텔 CPU의 TDP(現 PBP)와 유사한 특징을 지니고 있었으나, 현행 AMD RYZEN 시리즈는 Thermal Design Power(열 설계 전력) 말 그대로 발열과 쿨러 관련 공식으로 정의하고 있다 CPU의 TDP와 온도는 어떻게 측정되지?. Zen ~ Zen 5 기준으로 실제 전력 소모를 제한하는 PPT = TDP * 1.35라는 특징을 가지며, TDC(지속 최대 전류), EDC(순간 최대 전류)의 3대 리미트로 전력 소모 한계를 정의한다. 다만 CPU 별로 딱 맞춰 정의하기보단 체급에 따라 적당히 분류하는 관계로, 7800X3D처럼 TDP(120W)보다 실 최대 전력소모(90W 정도)가 훨씬 낮은 경우도 있다[7].
  메인보드 펌웨어가 지원할 경우 PBO Enable 또는 PBO Menual 옵션을 통해서만 전력 제한 해제가 가능하며, 이는 각 TDP의 CPU마다 주어진 PPT, TDC, EDC 값을 높일 수 있다는 뜻이다. 수동 오버클럭이나 PBO 설정할 때 반드시 적용해야 하는 기능. 그렇기 때문에 인텔 CPU처럼 PBO 안 하고 PB2 상태에서 전력 제한 해제만 적용하는 것은 불가능하다.
  반대로 PBO Menual이나 에코 모드를 통해 전력 제한을 낮출 수도 있다. TDP 170W인 7950X를 105W나 65W로 설정할 수 있는 것 #[8]
  인텔 CPU의 DTS와 마찬가지로, CPU 코어 내부 트랜지스터 접합 근처에 온도 센서들이 있으며, 안전한 PBO 작동을 보증하기 위해 측정 및 모니터링 방식이 경쟁사에 비해 민감한 것이 특징
• PPT (Package Power Tracking)
• AM4
• TDP 65 W인 CPU : 88 W
• TDP 105 W인 CPU : 142 W
• AM5
• TDP 65 W인 CPU : 88 W
• TDP 105 W인 CPU : 142 W
• TDP 120 W인 CPU : 162 W
• TDP 170 W인 CPU : 230 W

CPU 소켓에 전달할 수 있는 전력 값. 메인보드의 펌웨어로 1~4096 W 범위의 값을 입력할 수 있지만, PPT만 조정했다고 해서 전력 제한이 제대로 해제되는 것은 아니므로 유의할 것.
• TDC (Thermal Design Current)
• AM4
• TDP 65 W인 CPU : 60 A
• TDP 105 W인 CPU : 95 A
• AM5
• TDP 65 W인 CPU : 75 A
• TDP 105 W인 CPU : 110 A
• TDP 120 W인 CPU : 120 A
• TDP 170 W인 CPU : 160 A

온도를 고려한 메인보드 전원부의 최대 전달 전류 값. 현재 메인보드가 CPU에게 전달 가능한 전류 값을 확인하는데 가장 현실적인 항목이기도 하며, 메인보드 전원부의 최대 전류 스펙 대비 전달 가능한 전류가 너무 낮다면 메인보드 전원부의 쿨링 상태를 의심해봐야 한다. 전원부에 발생하는 열이 외부로 빨리 방열되지 않고 오래 머물고 있으면, 열 에너지 누적 속도가 방열되는 속도보다 더 빨라서 온도를 낮춰주지 못 하고 상승하기 때문이다. 온도가 상승하면 전원부의 효율이 떨어짐에 따라 TDC 값이 떨어진다.
• EDC (Electrical Design Current)
• AM4
• TDP 65 W인 CPU : 90 A
• TDP 105 W인 CPU : 140 A
• AM5
• TDP 65 W인 CPU : 150 A
• TDP 105 W인 CPU : 170 A
• TDP 120 W인 CPU : 180 A
• TDP 170 W인 CPU : 225 A

온도를 고려하지 않은 메인보드 전원부의 최대 전달 전류 값. 초보자들에겐 온도 개념이 빠졌다고 해서 TDC보다 덜 중요한 항목으로 생각하기 쉽지만 이쪽이 전력 제한에 있어서 가장 중요한 값이다. 이 항목의 값을 토대로 온도를 고려한 TDC 값이 산출되기 때문. 메인보드 제품에 따라 최대 EDC가 다르게 정해져 있고, 고가형 고품질의 메인보드들은 최대 EDC가 전원부가 가지는 전류 스펙만큼 대부분 높은 편이며, 디폴트 EDC조차 높게 설정되어 있는 경우도 있다. AMD가 펌웨어 업데이트 장난질을 많이 치기도 해서 과도하게 높은 값을 주면 오히려 부스트 클럭과 성능이 떨어지기도 한다![9]

• TBP (Typical Board Power)
  일반 및 게이밍 데스크탑용 라데온에 쓰이는 표기 방식으로, AMD에 인수합병되기 전의 ATI 시절부터 TBP 표기 방식으로 고수하고 있다. 그래픽 카드에 탑재된 모든 부품들이 부하를 받아 작동할 때의 최대 소비 전력을 기준으로 취급하고 있는데, 그래픽 카드의 PCB( Printed Circuit Board)에서 따온 명칭으로써 Board 위에 탑재된 모든 부품들의 총 최대 소비 전력임을 짐작할 수 있다. 정의가 명확하지 않는 NVIDIA의 GCP와는 대조적.
  하지만, 반대로 말하면 잘 모르는 일반 소비자들에게는 '라데온이 지포스보다 전기를 더 퍼먹는다'로 오해하기 딱 좋은 표기 방식이라 순수하게 마케팅 관점에서 보면 되려 악수라고 볼 수 있는데, 라데온 VII부터 GPU 정션 온도 측정 방식이 본격적으로 적용되면서 기존까지의 알려졌던 GPU 표면 측정 방식보다 10℃ 가까이 더 높게 측정 되는 바람에 한동안 전기돼지, 불돼지라는 오해를 낳았던 해프닝과 비슷하다.
  다만 이건 다 옛날 얘기고, RX 6000 레퍼런스 vs RTX 30 FE 기준으로는 반대로 지포스 센서값이 실제 전체 전력 소모에 가깝다 어차피 실측 장비나 리뷰가 나름 흔해졌으니 실제 측정한 결과를 보자.

• GPU Power
  일반 및 게이밍 노트북용 라데온에 쓰이는 표기 방식. 노트북용 라데온이 탑재된 노트북 사용자가 많지 않은데다 소비 전력을 모니터링한 사용자는 더더욱 찾기 어려워서 정확히 어느 범위까지를 가리키는지는 알려져 있지 않다. NVIDIA의 GPU Subsystem Power와 비슷한 기준이지만, 애초에 AMD 공식 홈페이지에도 GPU Power 제원 자체를 표기하지 않는 모델이 많다.

• TBP (Total Board Power)
  데스크탑용 라데온 프로 시리즈와 서버 및 데이터센터용인 인스팅트 시리즈에 쓰이는 표기 방식으로, 데스크탑용 라데온 RX 시리즈에 쓰이는 Typical Board Power와 똑같은 머릿글자라서 혼동하기 쉽지만 풀네임 중에서도 앞 부분 명칭이 다르다. NVIDIA의 쿼드로 그래픽 카드에 쓰이는 MPC가 이와 유사한 기준의 표기 전력에 해당한다.

• TGP
  노트북용 라데온 프로 시리즈에 쓰이는 표기 방식으로 풀네임은 불명. NVIDIA가 한때 쓰였던 TGP와 똑같은 머릿글자라서 혼동하기 쉽다. 일반적으로 CPU와 GPU가 하나의 PCB에 탑재되는 구조임을 고려하면, NVIDIA의 GPU Subsystem Power, 자사의 GPU Power랑 비슷한 기준일 가능성이 높다.

6. 관련 문서

• 열
• 에너지
• 전력
• 온도
• 발열
• 과열
• 방열
• 방열기( 라디에이터) = 방열판(히트싱크)
• 쿨러
• CPU 쿨러
• 시스템 쿨러
• 스로틀링