Scenario Design Power: Weniger ist mehr

Ein Tablet oder ein Ultrabook soll eine möglichst lange Akkulaufzeit bieten. Abseits von sparsamen Displays mit LED-Hintergrundbeleuchtung beeinflussen vor allem CPU und GPU oder das SoC die Leistungsaufnahme eines Gerätes. Als Intel auf der CES 2013 erstmals Prozessoren mit Y-Suffix und nur 7 statt 15 Watt ankündigt hat, gab es viel Beifall im Saal - bis klar wurde, dass Intel hier Scenario Design Power gegen Thermal Design Power stellte.

Die TDP beschreibt seit vielen Jahren die maximale thermische Verlustleistung von Mikrochips bei einer bestimmten Temperatur. Sie ist nicht gleichzusetzen mit der Leistungsaufnahme, die zumeist unterhalb der TDP liegt. Die thermische Verlustleistung dient OEMs als Richtlinie, um die richtige Kühlung zu bestimmen. Durch vielfältige Stromsparmodi und den Trend hin zu mobilen Geräten ist die TDP nicht mehr zeitgemäß, da kaum ein Gerät ständig unter Volllast läuft.

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Scenario Design Power (Bild: Intel)

Daher hat sich Intel die SDP für Tablet- oder Ultrabook-Chips ausgedacht: Die Scenario Design Power ist geringer als die TDP und basiert auf gemessenen "Allerweltsanwendungen". Darunter fallen typische Workloads wie im Internet surfen, Filme schauen, einfache Bildbearbeitung oder Casual-Spiele. Intel spezifiziert die SDP auf eine Betriebstemperatur von maximal 80 °C, gemessen an den Kernen (Tjunction) und nicht am Chipgehäuse (Tcase). Hierbei ist zu beachten, dass die Leistungsaufnahme einer Schaltung durch vermehrte Leckströme bei hohen Temperaturen steigt - eine gute Kühlung verringert sie.

Sparsamer, aber auch langsamer

Prozessoren wie den Core i7-4610Y sortiert Intel in die 11,5-Watt-TDP-Klasse ein, die SDP aber beträgt nur 6 Watt. Die CPU-Frequenz unter Last von 1,7 bis 2,9 GHz und der Grafiktakt von bis zu 850 MHz gelten jedoch nur für die 11,5 Watt. Erreicht der Chip die 80 °C oder legt ein Hersteller mittels einer sogenannten Custom Thermal Design Power (cTDP) fest, dass nur 6 Watt an thermischer Verlustleistung erzeugt werden dürfen, taktet der 4610Y mit 800 respektive 200 MHz.

In der Praxis erreicht der Y-Prozessor in Detachables wie dem Toshiba Portege Z10t also nur unter bestimmten Voraussetzungen seine Basis- oder gar Turbofrequenzen: Liest der Nutzer eine längere Zeit einen Text, so sinkt die Chiptemperatur. Startet er eine Bildumwandlung, heizt sich der Prozessor zwar exponentiell auf. Bis die 80-Grad-Grenze erreicht ist, bleiben aber einige Sekunden, um den Takt zu erhöhen, was in einer höheren Rechenleistung resultiert. Je schneller die CPU fertig ist, desto schneller kann sie wieder in einen sparsamen Modus versetzt werden.

Geht es nur um Belastungen von einigen Sekunden, kann die thermische Trägheit des Chips selbst und der Kühlung genutzt werden. Die Hersteller sprechen dabei auch vom "race to sleep": Ziel ist, die Trägheit auszureizen, um Aufgaben schnell zu erledigen und dann wieder einen Schlafmodus zu erreichen.