CPU 언더볼팅을 심하게 하면 오히려 성능이 떨어지는게 정상인가요?

조회 수 10900 댓글 27

일반적으로 반도체의 성능은 흐르는 전류량에 비례하고 발열에 반비례하죠

서피스 프로 5의 언더볼팅중인데, i5-7300U에서 -60mV까진 시네벤치값이 증가하다가

그 이하로 떨어뜨리니 발열과 함께 성능이 같이 감소하더라구요

65mV만 내려도 언더볼팅 안했을때보다 시네벤치값이 떨어졌습니다.

70mV까지 내렸을땐 시네벤치 pt가 순정일때의 절반까지 떨어졌고 대신 CPU온도도 최대 60도대까지 떨어졌습니다.

발열을 극한으로 줄이려면 CPU가 작동불능이 되지 않는 아슬아슬한 영역까지 전압을 끌어내려야 할텐데

보통 발열을 잡으려면 이렇게 성능을 손해보면서 땡겨내리는게 일반적인가요?

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Comments '27'

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hjk9860 2019.08.02 16:28

인텔은 성능이 더 좋아집니다
발열과 소비전력이 떨어진만큼 부스터를 더 땡겨버리거든요
정상적으로 돌아갈 수있는만큼 낮추는게 좋다고 봅니다

AMD는 모르겠네요
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PHYloteer 🤔 2019.08.02 16:33

전압이 낮으면 클럭이 안 나오는 건 정상인데, 연산오류를 내는 게 아니라 (보통 높은 클럭값을 못 버티고 계산오류를 내는 형태로 문제가 나타나야 함) 이걸 감지한 마냥 속도가 느려지는 건 좀 의아스럽긴 합니다. 요즘은 뭔가 그걸 감지해서 대응하기라도 하는건지..

근데 전에 다른분이 한 AMD벤치마크에서도 비슷한 일이 일어난 게 뭔가 최신 칩에서는 여러 전압에 대응되도록 클럭을 관리하는 시스템이 있는게 아닌가 싶기도 합니다. 칩 특성이야 시뮬 좀 돌려보고 측정 좀 해보면 알 수 있는거라 그렇게 만들려면 만들 수는 있을 것 같습니다만 저는 옛날 학부적에 배웠던 이론밖에 몰라 진짜 그런 기술이 들어가있는지는 모릅니다.
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플로넨 2019.08.02 16:37

많이 떨구면 오버 실패처럼 블루스크린이 뜨기는 합니다.
그런점에서 어느정도 감지하고 대응하는 기술이 들어가있긴 한듯합니다.
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재성이 2019.08.02 23:29

걍 전압이 낮아지면 PLL에서도 클럭을 낮게 쏩니다. PLL이 클럭을 낮게 안 쏘고 버티면 이제 Flip Flop 에서 정해진 시간에 데이터 전달을 못해주고 Fail 납니다. (블루스크린)
캐츄미 5700g, 5800x, 5950x 2019.08.02 16:42

옛날옛적 AMD 언더볼팅해서 대략 4년정도 쓰다(아마도 바통시절) CPU가 고장나는 경험을 해보긴 했네요
수명에도 영향을 줍니다
아마도 이런 경험으로 뭔가 추가조치가 된거 아닐까요?
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ISJ 2019.08.02 16:45

일반적으로 반도체의 성능은 흐르는 전류량에 비례하고 발열에 반비례하죠 -> X

CPU는 반도체 스위치들의 집합이라고 보시면 됩니다. 이 스위치들은 캐패시터에 전압을 걸어 키고 쓰며 이때 스위칭 전류가 발생합니다. 공급 전압을 조정하면 다양한 요인들에 의해 CPU의 성능이 변하게 됩니다.

반도체는 열에 노출 될 시 특성이 바뀌고 심하면 파괴될 수도 있기 때문에 CPU의 성능은 발열을 고려해서 제한됩니다(thermal throttling). 그리고 언더볼팅은 전압을 낮춰 전류를 낮추고 발열을 낮춰 결과적으로 CPU의 성능을 발열제한에 걸리지 않은 상태로 최대한의 효율로 써보자는 의도로 수행됩니다.

따라서 언더볼팅을 했을때 일부 전압수치까지는 발열이 감소해 최대 능을 더 많이 사용할 수 있게 되지만 특정 전압을 기준으로 발열감소로 인한 성능 향상보다 전압 하강에 따른 전류감소로 인한 스위칭 스피드 하락이 더 커져 종합성능 하락이라는 결과가 나오게 됩니다.

종합하자면 언더볼팅 수행시 사용자의 목적을 기준으로 발열감소에 따른 성능저하 방지와 스위칭 속도 하락에 따른 성능저하 사이에 적절한 균형점을 찾는게 중요합니다.
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RuBisCO 2019.08.02 16:51

정확히는 전류량은 전압과 무관하게 칩 자체의 설계에 달려있고, 소비전력(=발열)이 전압의 제곱에 따라가기에 전압을 낮게 잡을 수록 소비전력이 줄어드는겁니다.
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PHYloteer 🤔 2019.08.02 16:54

전류량은 전압이랑도 유관하죠. 물론 칩 설계랑도 유관하고..

CPU의 경우도 그렇고 다른 많은 경우에도 그렇고 P= VI인데 I가 V에 비례해서 P가 V^2에 정비례합니다.
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RuBisCO 2019.08.02 17:16

집적회로에서 전류량은 커패시턴스를 따라가는거 아니었나요?
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PHYloteer 🤔 2019.08.02 17:39

일단 IC라고 해서 P=VI가 깨지지는 않습니다. 그런데 알려진 전력 계산식처럼 P가 V^2에 비례하려면 I가 V에 비례해야만 식이 맞죠. 즉, CPU의 전력 소모 공식 자체가 I가 V에 비례한다는 의미를 내포하고 있습니다.

전체 전류가 아닌 각 소자별 모델을 이해하시려면 다음 링크 참고바랍니다: https://electronics.stackexchange.com/questions/33318/power-consumed-by-a-cpu

애초에 각 게이트가 0에서 1로 가거나 1에서 0으로 갈 때는 모스펫들이 단순한 RC회로처럼 동작하는데 RC회로의 개념을 적용해서 보면 전류랑 전압이 상관관계가 있는 건 딱히 이상할 구석이 없죠. RC회로에서 I값이 V값에 영향을 받으니까.
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노예MS호 2019.08.02 16:52

음... 그게 그말 아닌가 싶긴 하지만... 좀 더 정확히 이해하는데 도움이 되었습니다
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노예MS호 2019.08.02 17:01

그런데 CPU에서 전압값을 조절해주면 전류값이 그에따라 같이 변한다는건 극한으로 단순화했을때 직류회로가 된다는것일테고, 전압에 의해 성능이 변화하는것은 사실 전압의 변화에 따라 회로 전체에 흐르는 전류값에 의해 결정되는것이 아닌가요...?

직류회로에서 발열 계산을 단순하게 P=VI로 계산하지 않고 P=I^2R로 계산하는 이유도, 직류회로에서는 소자 각각에 걸리는 전압이 다 다르기 때문에, 직류회로상에서 값이 비교적 일정한 전류와 각 소자의 저항을 기준삼아 발열을 계산하는것이 편하기 때문이라, 그렇게 배웠습니다. 그래서 직류모터의 경우도 보통 전압이 아니라 전류를 기준으로 발열 및 출력 계산을 하구요. 그런 관점에서 본다면 전압이 중요한것이 아니라는 말에도 들어맞고 회로에 전류가 많이 흐른다 = 제곱에 비례해서 발열이 증가한다는 명제도 들어맞으며, 전압을 조절해주면 CPU의 스위칭속도가 변하는것 또한 같은 맥락에서 성립할 것 같아서요.
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PHYloteer 🤔 2019.08.02 18:04

전류가 전압보다 중요하다는 말은 어디서 나왔는지 모르겠습니다. 설계를 고정하면 전압이 전류와 안정 클럭을 결정하고 안정 클럭과 전류가 전압을 결정합니다. 어느 쪽이 더 중요한 게 아닙니다.

그리고 보통 시뮬레이션 돌리거나 칩 설계하거나 할 때는 전압을 기준으로 합니다.
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노예MS호 2019.08.03 01:30

그렇군요 이해에 도움이 되었습니다
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ISJ 2019.08.02 17:07

디지털 회로에서 Pdyn=CV^2f로 전압이 가장 큰 팩터이긴 합니다. 물론 Isc도 한가지 요인이고 이건 Vdd에 비례하죠
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RuBisCO 2019.08.02 16:46

잉헬의 터보부스트 메카니즘과 어느정도 관계가 있는데 부스트 클럭에서 PL2 제한을 찍으면 이후에 시간창 내의 평균을 PL1 제한으로 맞춰가면서 클럭을 내리는건데 전압을 너무 내려서 소비전력이 PL2 상한까지 닿지 않으면 그게 안되고 그냥 최대 부스트가 유지되다가 과열상태가 되서 그대로 써멀쓰로틀링 상태로 진입하는겁니다.
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노예MS호 2019.08.02 16:54

그런 비밀이...!
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RuBisCO 2019.08.02 17:28

사실 서피스 2,3세대 시절에도 과열증상으로 뻗는 물건들이 종종 나왔는데 칩 수율이 너무 좋아서(...) 저런 증상이 스톡 상태에서도 발생하는 제품들이 있었습니다.
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노예MS호 2019.08.03 01:31

스톡 상태라는게 전압 안건들고 기본세팅으로 놔둔 상태 말씀이신가요?
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RuBisCO 2019.08.03 12:26

그러합니다
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노예MS호 2019.08.04 00:15

음... 그래도 i5면 i7에 비해 수율이 안좋은 편에 속할텐데 설마...
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ISJ 2019.08.02 16:56

그렇군요. 배워갑니다 :)
슈베아츠 사람말을 할수 있는 흑우가 있다? 뿌슝빠슝 2019.08.02 17:07

예전에도 언더볼팅 막하다가 오히려 나중되니까 디폴트로도 부팅 못할만큼 뿔딱되는걸 G3258에서 본듯 하네요.
쿤달리니 2019.08.02 17:11

언더볼팅도 오버클럭이랑 거의 같은거라.. 조금만 해주거나 아예 안하는게 좋다고 보긴 합니다.
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에마 2019.08.02 18:02

와 0.6V나 내릴 수 있나요?
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노예MS호 2019.08.03 01:32

헉 지금보니까 제가 0을 하나 더붙였네요. 전부 0 한개씩 떼야합니다 이런 시험칠때도 안하던 실수를 -_-;;;
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에마 2019.08.03 02:14

0.06V면 적당하지요 ㅎㅎ

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