Cada vez que pasa el reloj, estás cargando o descargando un montón de condensadores. La energía para cargar un condensador es:
E = 1/2*C*V^2
¿Dónde C
está la capacitancia y V
el voltaje al que se cargó?
Si su frecuencia es f[Hz]
, entonces tiene f
ciclos por segundo, y su potencia es:
P = f*E = 1/2*C*V^2*f
Es por eso que la potencia aumenta linealmente con la frecuencia.
Puedes ver que sube cuadráticamente con el voltaje. Por eso, siempre querrás correr al voltaje más bajo posible. Sin embargo, si desea aumentar la frecuencia, también debe aumentar el voltaje, ya que las frecuencias más altas requieren voltajes operativos más altos, por lo que el voltaje aumenta linealmente con la frecuencia.
Por esta razón, el poder aumenta como f^3
(o como V^3
).
Ahora, cuando aumenta el número de núcleos, básicamente aumenta la capacitancia C
. Esto es independiente del voltaje y de la frecuencia, por lo que la potencia aumenta linealmente con C
. Es por eso que es más eficiente energéticamente aumentar el número de núcleos que aumentar la frecuencia.
¿Por qué necesita aumentar el voltaje para aumentar la frecuencia? Bueno, el voltaje de un condensador cambia de acuerdo con:
dV/dt = I/C
donde I
esta la corriente Por lo tanto, cuanto mayor sea la corriente, más rápido podrá cargar la capacitancia de la puerta del transistor a su voltaje "encendido" (el voltaje "encendido" no depende del voltaje de funcionamiento) y más rápido podrá encender el transistor. La corriente aumenta linealmente con el voltaje de funcionamiento. Es por eso que necesita aumentar el voltaje para aumentar la frecuencia.