¿Por qué diferentes SOC tienen diferentes voltajes de alimentación de CPU para una frecuencia dada?

Hay dos tipos de pérdidas de energía en un chip:

• estática (fuga)
• dinámico (conmutación)

El escalado de voltaje reduce tanto las pérdidas de energía como el cuadrado del voltaje, por lo que el beneficio de un voltaje reducido es sustancial, especialmente para un dispositivo móvil donde la duración de la batería es el rey.

Sin embargo, hay una compensación. En general, un voltaje más bajo da como resultado un tiempo de conmutación más largo para la lógica MOS, por lo que también requiere reducir la velocidad del reloj. Esto tiene la ventaja de que reduce la potencia dinámica como una función lineal de la frecuencia del reloj.

(La relación de potencia entre el voltaje, la frecuencia y la capacitancia es W=V^2 * f * C, donde C es la suma de la capacitancia en las señales activadas).

Ahora, ¿por qué las diferencias en el mismo nodo de proceso? Diferentes diseñadores utilizarán diferentes estrategias para cumplir con la sincronización en sus piezas. Una de estas estrategias es utilizar transistores de umbral bajo (Vt bajo) en ciertas rutas críticas. Sin embargo, esto tiene un precio: mayor potencia de fuga.

Entonces, incluso dentro de la misma empresa (Samsung en este caso) y en el mismo proceso, verá diferencias. Algunas partes están optimizadas para el rendimiento, otras para la potencia. Una parte orientada al rendimiento que usa caminos de bajo Vt más generosamente usará más energía a una frecuencia y voltaje dados, pero finalmente será más rápido a un voltaje dado.

La razón de la caída extraña de Exynos 8890 puede ser que sean los perfiles de potencia que pudieron probar.