Thermal Design Power (TDP)說明

在說明Thermal Design Power (TDP)之前，要先來講Thermal Resistance(熱阻)。

先介紹Thermal Resistance會用到的基本參數

1、Tj  (單位℃)
指的是PN junction的溫度，不懂PN junction是什麼沒關系，因為在應用上我們會把晶片表面溫度近似等於PN junction的溫度，所以只要把Tj認定是晶片表面溫度就可以了。這裡講的晶片不是指市面上所看的已封裝的IC，而是指IC內部的晶片。
2、Tc  (單位℃)
指的是IC表面的溫度。
3、Ta  (單位℃)
指的是環溫
4、θjc  (單位℃/W)
指的是晶片表面到IC表面的熱阻系數
5、θja  (單位℃/W)
指的是晶片表面到環境的熱阻系數
6、θca (單位℃/W)
指的是IC表面到環境的熱阻系數
7、Pd  (單位 W)
指的是功率

有這幾項參數就可以來說它們的關系式

Tj=θjc*Pd+Tc
Tj=θja*Pa+Ta
θja=θjc+θca

如上圖所示，深灰色的就是晶片，我們用紅色線代表晶片發熱(Pd)，從晶片到IC表面就是θjc，從IC表面到環境就是θca。

用一個例子來說明
假設Pd=65W，Tj=150℃，環溫=25℃
θja=(150℃-25℃)/65W
θja=1.923℃/W

若此時的IC表面溫度是130℃
θjc=(150℃-130℃)/65W
θjc=0.3℃/W
 (以下就不在標示單位了懶得打了)
所以此時的θca=1.923-0.3=1.623

以上就是計算方法，只是要注意式子的平衡。

有遇過工程師把不同溫的兩條公式做等於

Tj=θjc*Pd+Tc
Tj=θja*Pa+Ta
Tj不同時兩條公式不能等於

好了，這些基本式會了之後，來講一些基本觀念
1、θjc只隨封裝改變
相同封裝的IC，θjc都是相似的(幾乎一樣)。
造成θjc不一樣的因素有
晶片尺寸：晶片尺寸造成封裝的膠體不一樣大
封裝材質：不同材質的導熱率不一樣

這時候大家應該有個疑問，為什麼市面上一樣封裝的IC標示的θjc都不一樣？
答案很簡單，大部份都是標示不正確的值

為什麼會標不正確的值？
這個問題就要把IC分為2類
1種是功率元件
另1種是非功率元件

功率元件因為要用較大的功率，所以標非的θjc會比較接近真實值
而非功率元件因為使用的功率是固定的，一但用超出功率都是IC固障的結果
所以廠商都直接標示在極安全的值。

所以實際上不會有人標示真正的值上去，都會保留一些。

接下來可以正式進入Thermal Design Power了

在這之前，先要說一件事
不管是Intel或是AMD
他們對TDP的定義都是在最糟的情況下的最大值
所以不會有
「
     AMD的最大功耗永遠比TDP小
       Intel的最大功耗永遠比TDP大
                                                           」
這種事。

最大功耗只會永遠比TDP小

簡單的講，Thermal Design Power就是設計θca

單只是CPU時，它的表面對環境的熱阻是θca，它會是一個不利散熱的值，若這時候的θca假設是80℃/W，這時候我們加一片散熱片上去

加上散熱片後，原本的θca會變成θca'，因為被散熱片擋住了，所以θca'會更不利散熱，但是散熱片卻提供更好的散熱路徑，我們可以稱它θha，這時θca'是並聯θha。

在這篇文章中我省略了很多影響較小的參數，就像現在我也要把θca'省略掉一樣。

這時候剩下的就單純討論θha了

TDP值就是Intel或是AMD建議的θha值，但是TDP標示的單位是W，而θha的單位是℃/W，轉換的方法我們把數值帶進去就會很清楚了

就用這顆我超想要但是買不起的i7 2700K，它標示的Max  TDP 是95W，而Tcase就是Tc是72.6℃，我們拿這個溫度來假設是Intel不希望使用者超過的溫度，實際上以它的封裝來講θjc一定是導熱性良好，所以Tj與Tc的溫度一定很小，Tc最高應該不只這樣，用這樣的值來計算還算是可以。

接下來我們把數值帶入(環溫我們就用理想的25就好了)
Tc=θha*Pd+Ta
72.6=θha*95+25
θha=0.5℃/W
所以我們需要一個熱阻為0.5℃/W的散熱器

若環溫更高一點為 45℃的話
θha=0.3℃/W
在這樣的條件下，散熱器就需要用更好的。

網路上有許多人做了Intel與AMD CPU耗電量的比較，通常都是量測整台電腦的用電量，較少是單獨量測CPU的。
像這種量整台電腦的都只是量心酸的，不同的電源供應器，不同的主機板，電源的轉換效率曲線都不一樣，就算是兩家的CPU能用同一電源供應器，同主機板，完全一樣的硬體，除非兩家的CPU耗電完全一樣，不然電源的負載效率曲線也不一樣，量出來的只是看得出差異的近似值而以。

所以要比只有兩家CPU用完全一樣的硬體，比較才有意義，但這不可能。
真正要比，最簡單的方法是拿一樣的散熱器，然後都量銅導管的溫度來比(我隨便講個測量點，請有心要量的自行依清況應變)，這樣就能簡單的比出耗電的差異，但要比出耗電量就只能使用專用的儀器比了。

要注意一點，主機板的測溫器不準，要用適合的溫度計量。