Вот почему процессоры работают на низком напряжением!
HTML-код
- Опубликовано: 10 окт 2023
- Почему современные процессоры компьютеров и цифровые микросхемы выполняют на низкое напряжение? Основной минимальной единице микропроцессора является полевой транзистор МОП, он же MOSFET. Чтобы перевести транзистор в открытое состояние необходимо зарядить емкость затвора, а для этого требуются затраты энергии. Энергия, запасаемая в виде электрического поля любого конденсатора прямопропорциональна емкости и напряжению питания, но от напряжения энергия зависит в квадрате. Поэтому мощность, расходуемая источником питания на заряд емкостей миллионов и миллиардов транзисторе, содержащихся в процессоре, зависит еще и от частоты работы процессора. Отсюда ми получаем, что при заданной частоте работы и емкости затворов полевых транзисторов для снижения потребляемой мощности нужно снижать напряжение питания. Причем снижение напряжение в два раза позволит снизить потребляемую мощность в четыре раза.
#процессор #компьютер #electronicsclub 
Наука
![ian - Fit Check (Feat. VonOff1700) [Official Music Video]](http://i.ytimg.com/vi/sDGWDBg45Dw/mqdefault.jpg)
Электроника для начинающих. Мощный курс: diodov.net/elektronika-dlya-nachinayushhih/
КУРС по электротехнике для начинающих: diodov.net/teoreticheskie-osnovy-elektrotehniki-dlya-nachinayushhih/
Программирование микроконтроллеров для начинающих: diodov.net/programmirovanie-mikrokontrollerov-avr/
России в общем-то уже и нет.
Если НЕ врать самим себе.
Четверть страны просто утеряна или уничтожена. Половина населения сбежало с этой раздолбанной помойки навсегда. Экономики больше нет.
В стране нищета, разруха и безработица. Копеечные зарплаты.
И абсолютно никакой надежды на будущее..........................................
@@Putin-Lox по моему это щас в кукраине
Здравствуйте, спасибо за видео. У вас в названии опечатка - на низком напряжениИ.
супер хочу в вашем исполнении послушать по прямоходы , обратноходы и резонансные ибп. Если смогете )) донат на 100 собачек с меня да думую и просмотров соберут такие видео не мало , а про будуюшие таких видео я вообще промолчу.Донат конечный не аховый но чем богаты.
@@Putin-Lox Полностью согласен если крысу не подвинут , Россия будет медленно загнивать.
"Папа, а с кем ты сейчас разговаривал?"
Класс. Когда-то в универе я не мог понять косноязычных преподов и КМОП был для меня чем-то необъяснимым. Сейчас всё стало понятно за 10 минут
Как приятно Вас снова видеть! Большая благодарность за Ваши труды. Спасибо большое за такой замечательный материал. Мира Вам и Вашему дому.
Присоединяюсь,к Вашим отзывам!Процветание каналу.Здоровья и мирного неба,над нашей Украиной!Бистрiшой ПЕРЕМОГИ,земляки!!!!
@@user-iq7ft9jh9u Украина - наша! и ты нам не земляк! вы нам ещё за Севастополь ответите!!!
ЛЭП - большие изоляционные расстояния. Процессор- компактный )
Это не основная причина. О компактрости я рассказывал в видео о микросхемах, а здесь решил не повторяться)
тот случай, когда встретились два автора популярніх каналов.
ЛЭП это линия для передачи электроэнергии. Высокое напряжение позволяет передать мощность с наименьшим током, так как для уменьшения потерь при прохождение тока требуются массивные проводники что является расточительством на огромные расстояния и рациональней использовать высокое напряжение. Процессор для переключения полевых транзисторов требует затратить энергию и если таких транзисторов миллиард, то требуется потратить очень много энергии и просто поднять напряжение не получиться, так как сопротивление из-за размеров транзисторов мало, а значит поднятие напряжения приведёт к росту тока, а не уменьшения, это как 12 вольтовую лампочку вкрутить вместо 220 вольтовой. Поэтому напряжение подбирается согласно мощности транзисторов, а низкие тепловые потери это КПД при переключении транзисторов согласно вычислительной мощности.
Вау, битва энергетиков и электронщиков😊
@@dena5498Пасиб. Теперь понятно, почему ноут под нагрузкой начинает рычать охлаждением.
В простое скорее всего нечего переключать, только телеметрия винды хавает мощность на перещёлкивание с видом "меня здесь нет"...
5 лет учился на электромонтера, после окончания не знал даже чем напряжение от силы тока отличается. Месяц назад устроился по специальности и понял что без знаний там делать вообще нечего. Пересмотрел несколько десятков различных каналов на ютубе, но этот оказался лучше всех остальных в несколько раз. Тут все обьясняется в каждом ролике максимально грамотно и доходчиво. Если бы не этот канал я бы даже не знал что делать. Спасибо большое. 🙏
Я бы удивился, если бы сам не столкнулся с таким. Пришёл однажды к нам на практику студент. Он даже не смог сразу ответить в чем измеряется напряжение в розетке 🤦♂️
@@yan-digger ну студент это одно, а полноценный рабочий это совсем другое
уважаемый радиотехник, спасибо Вам за большой труд.
Спасибо большое за ваш труд!
и снова шедевр. спасибо за ваш труд!
Спасиб большое Дмитрий!!! Лайк однозначно. Желаю скорейшего пол миллиона подписчиков.
Дмитрий, Вам нужно детишек учить, очень доходчиво и наглядно - Фанат своего дела.
А самому для переключения своих нейронов потреблять мощность из воздуха?
Такого человека надо сначала запитать донатами, и тогда детишкам достанется полезный контент.
Только умоляю пусть учит ваших детишек, мои достойны лучшего.))
@@GoNo0ne-ru5tr ваши достойны лучшего учителя?
Вот такого?
ruclips.net/video/q2lRhNIsEmI/видео.htmlsi=jbU7qkbSYR6y9XdP
Спасибо! Очень помог разложить по полочкам.😊
Очень подробно, понятно и с картинками))) Спасибо!
Как же все доступно и понятно!!! Гениально🎉
тысячный лайк мой) спасибо огромное за ваш труд!
Спасибо что не забываете про нас, удачи в развитии!
Спасибо, никак не мог понять в точности работу МОП транзистора, теперь наконец всё дошло! Щястя, Добра и Удачи!
Отличное объяснение! Честно говоря, не задавался таким вопросом. Для меня было логично, что чем меньше транзистор, тем ниже питающее напряжение. Но вот математически... Большое спасибо!
Огромная благодарность Вам! ТОП !
Как всегда автоматом лайк) Самый адекватный блогер по электронике в сети. Спасибо!
Это потому что он великий укр! Не то, что тупые русские орки.
Если что это стёб.
Про самого адекватного электронщика прямо топ. Других-то вообще нет.
😂😂
Здесь тоже не плохо объясняет www.youtube.com/@HiDev/videos
@@dmitriynoname1600 +100500 и без вот этого слплежуйства на бумажке. Без 1,5х скорости прям душу вынимает ;)
Превосходно. Дайте вас обнять. Одно удовольствие вас слушать.
Класс!!! Всё понятно и доходчиво!
Очень подробное пояснение, спасибо.👍
Класс, я до этого не доходил! Спасибо!
Класное объяснение. Я этого не знал. Спасибо за труд!
Спасибо, очень интересно!
Прекрасное учебное видео для интересующихся радиоэлектроникой подростков старшего школьного возраста.
Где это вы таких школьников нашли, которые способны осмысленно воспринимать информацию про динамические и статические потери в транзисторах? Нам это объяснили только на 3м курсе в вузе
@@GetUpYou, там, где людям интересно знать, а не получать корочки и оценки. Для понимания и осознанного использования транзисторов в ключевом режиме совсем не обязательно знать и уметь решать систему уравнений Максвелла или уметь раскладывать меандр или единичный импульс в Фурье анализе.
Прекрасно, восхитительно, браво!
Прелестно. !!!! Никогда об этом не задумывался. А оно вона как. Очень хитро придумали. Познавательно. Интересно. И Ооочень позитивно. Лайк!!
Всё классно! Но ещё при больших напряжениях и очень маленьких транзисторах могут возникнуть пробои.
Очень подробное объяснение! Просто, доходчиво и без "воды". Большое спасибо.
А выше пишут что надо слушать на 1,75х
@@user-sr6pi5lp3qа "вода" заключается в скорости или в содержании?
Объяснение супер! Спасибо!
Я почемуто с начала думал что проблема не в скорости перезарядки емкостей транзисторов а в зазорах проводников, то есть нельзя делать больше напряжение за возможного электрического пробоя.
Думал высказать свое "диванное мнение", :) но оно вона как Михалыч оказывается, спасибо было интересно.
Хотя насчет возможного пробоя наверно тоже есть такая "проблема", нельзя повышать и по этой причине, размеры элементов ваабще "наноскопические" можно сказать. :)
спасибо вам за труд!
Спасибо. Благодаря этому видео я понял причину зависимости потребления микроэлектроники от частоты и напряжения.
Спасибо огромное! очень познавательно!
Спасибо Вам за информацию!!!!!
Большое спасибо, отличные рассказ!
Спасибо, очень интесный контент!
клааасс! я понял то, что не понимал много лет! спасибо!!
Молодец! Отлично постарались.
Вы просто забыли на тот момент почему в формуле считается 2 энергии. 1я энергия на открытие одного транзистора, а 2я, в это же время, на разряд затвора, закрытие, второго открытого транзистора.
Как всегда красиво - понятно и доходчиво
Спасибо, очень даже доходчиво👍
Надо же такого подробного объяснения я ещё не слыхивал
Круто! Слушал бы и слушал 👏
Спасибо, очень интересно! 👍🏻
Очень наглядно объяснил, автор просто шикарный, от меня лайк и подписка.
как всегда: четко, доступно и понятно. Лайк влепил, ну а подписка стоит еще с 18-го
Большое спасибо! ОЧень интересно! Знаю, что у вас есть уроки, но из РФ их оплатить проблематично. С крипто даже дел иметь не хочу. Благодарность такова, что скоро вам задоначу за ваше видео, потому что очень интересно, доступно и полезно!
Надеюсь вы выпустите вторую версию улучшенную уроков и сделаете себе карту, на которую можно будет переводить деньги с карты СБ РФ или хотя бы Тинь кова
Благодарю за видео 👍👍👍👍
Спасибо за ликбез!
Агромадне ДЯКУЮ... все просто зрозуміло толково. 65 років
Прекрасное объяснение. Смотрел как заворожённый.
Спасибо Олегу Тиньву за объяснение
Ты самый лучший в объяснениях)
Чем меньше топологические нормы процессоров , тем меньше напряжение пробоя электронных структур.. Вот для нормальной работы и понижают напряжение до разумного предела..
👍👍👍
Вместо просмотра данного ролика 😅
Так оно и есть. А повышение быстродействия и снижение потребляемой мощности это следствие уменьшения топологических размеров. Естественно, желанное следствие, ради которого эти размеры и уменьшаются.
И для уменьшения мощности. Оно всё связано.
@@AlexXoxol333 Связано, конечно, но быстродействие в первую очередь.
Я 40 лет отпахал на разработке аналоговых микросхем. Так там вынужденно низкое напряжение питания вызывает много неудобств, так как делает неприменимыми многие изящные схемотехнические решения. Поэтому для аналоговых 3,3 В это обычное дело до сих пор. А иногда и выше.
8:27 в тонких процессах токи утечки сопоставимы с рабочими токами
С начала видео свой ответ дал, потом засомневался. Подумал про маленький размер и диэлектрическую способность, думал в этом суть понижения напряжения
Случайно нарвался на ролик, смотрел перемотками и увидев биполярный транзистор подумал "какая-то хрень", зато потом уже увидел стандартный вентиль на двух полевиках и обоснование почему в электронике отказались от биполярных и почему снижают напряжение. В общем-то годнота, просто и достаточно обстоятельно все объяснено. Подписался.
Спасибо огромное
Ты мой любимый препод по электронике!
Было бы интересно ещё послушать о не линейности необходимого напряжения, для сохранения ЦП в корректной работе, при повышении его частоты. особенно это заметно на максимальных границах, и как температура сказывается на потребление и частоту, так же интересно послушать как сказывается напряжённость кристаллической решётки ЦП на скорость прохождения напряжения на проводниках и полупроводниках в кристалле.
температура сказывается на потреблении CPU только во время температурного дросселирования или при очень низких температурах на кремнии, достигается более высокая частота при достаточно низком вольтаже.
не будет там линейности - поскольку процессор не сильно простая штука, во время исполнения разных инструкций - потребление может сильно прыгать за микросекунды, для обеспечения стабильной работы - там встроенные регуляторы питания.
Как препод 20 лет назад, только тут можно поставить на паузу, перемотать назад, пересмотреть, и понять, препода на паузу было не поставить. Наверно полезно для тех кто сейчас обучается.
Умный видео блогер,и программировании силен и в электрике.
Интересно показали про зависимости требования к мощности от параметров❤
Всё-таки мосфеты в логике отличаются от мосфетов силовых? Например преобразователи напряжения вот работают минимум от 2 Вольт, там мосфеты по сути не открываются иначе, а логика в компьютере может вполне себе мощно работать при напряжении меньше вольта😮
Вот оно в чем дело! А я думал почему мы уменьшаем напряжение, а не ток! Я то думал если мы уменьшим напряжение, должен возрасти ток! Но оказалось все не так! Огромное спасибо! Очень полезное видео! Теперь я понимаю почему мой новый процессор с озона 11900kf! Не работает!
В первую и главную очередь - для увеличения быстродействия при том естественном условии, чтобы перегрев процессора оставался в допустимых для полупроводниковых структур пределах. Перегрев же, в свою очередь, в основном возникает за счет потерь мощности именно во время переключенния транзисторов, когда они на какое-то время оказываются в так называемом линейном режиме. Понятно, что при одинаковой скорости переключения (а никакие транзисторы не могут переключаться мгновенно, и не только из-за емкости затворов, но и по иным причинам) транзисторы будут греться тем меньше, чем быстрее они будут переключаться, то есть, чем меньше времени они будут находится в "линейном режиме". А переключаться они будут тем быстрее (а, значит, меньше времени находиться в "линейном режиме"), чем, и козе понятно, меньше будет разница между уровнями напряжения логического нуля и логической единицы, то есть, между нулем напряжения питания и его рабочим значением. Ведь, например, если прыгнуть с девятого этажа, то лететь до асфальта придется по любому дольше, чем если прыгнуть с лавочки в парке, и, соответственно, больше разных нехороших мыслей успеет придти в голову. Если она есть.
Dixi. По сути, то же, что рассказал автор, но вид несколько сбоку или, если угодно, с более общей позиции. Зато никаких формул 😄
А я могу ещё проще. Расстояние между проводящими поверхностями в процессоре настолько малы, что для пробития межпроводникового расстояния потребуется не такое уж большое напряжение. Ведь именно напряжение и создаёт (торит) дорогу току. А значит повышать напряжение попросту опасно.
Спасибо за хорошее объяснение. Не каждый умеет так хорошо доносить материал, даже я понял)
Мега-понятно! Как в домашних условиях сбис спроектировать и сделать?)
Спасибо, как всегда, очень наглядно! Ещё хотелось бы понять, из этой формулы динамический мощности как-то следует необходимость повышать напряжение при разгоне процессора (иначе он нестабильно работает)? Увеличение напряжения ускоряет открытие/закрытие затворов?
При увеличении напряжения переключения увеличивается ток через ёмкость транзистора, следовательно эта ёмкость быстрее перезаряжается, ускоряя открытие - закрытие транзисторов, т.е. можно повышать рабочую частоту, чем и пользуются.
Очень доходчиво. Интересен вопрос до какого напряжения можно теоретически снизить напряжение питания?
Интелы 13 поколения в простое работают на 0.7 вольтах
Может снижение вольтожа связано с электро дугой двух проводников, чем меньше вольты тем меньше вероятность пробоя. А на чипе молионы транзисторов и палосок в 13 нанометров вроде.
а "емкость конденсатора" зависит от техпроцесса (от нанометров). но чем меньше нанометров тем больше удается вместить транзисторов на кристалл, и в итоге суммарная емкость видимо остается примерно той же.
в общем то производительность процессоров всегда упиралась в тепловыделение. и оно за десятки лет осталось примерно одним и тем же, хотя производительность выросла.
Да, ёмкость та же, но и количество стало больше. А чем больше количество - тем больше производительность при том же уровне потребления. Короче - жрёт литр, а везёт больше (ну или дальше).
Всё просто.
Много транзисторов на маленькой площади. Транзистор представляет собой набор p-n переходов. Изолированных. Чем больше напряжение питания, тем лучше должна быть изоляция, тем больше размер элемента. Ниже напряжение- больше элементов на подложке- они более компактны- лучше быстродействие
Молодец, спасибо
Spasibo!
Можно было объяснить в двух словах: во первых, ограничено напряжением при котором начнется утечка тока полупроводника, точно так же как работает Зиннер диод (стабилитрон), все полупроводники начинают "течь" при достижении порога напряжения. Во вторых, чем ниже напряжение, тем выше частота коммутации, так как скорость коммутации падает с повышением эл. потенциала зарядов.
Второе утверждение либо не сформулировано, либо спорно.
@@abstracting6411 , ну давайте поспорим?
наоборот чем выше напряжение тем выше частота коммутации, так как ёмкость быстрее заряжается.
@@izada666 , емкость не только заряжать, но и разряжать надо. иначе как вы сделаете лог 0 ? Разряд всегда намного дольше заряда.
В двух словах можно обьяснить тем кто имеет опыт в этом деле, а для "домохозяек" нужны вводные данные...
а вот такой вопрос интересный: может быть такое что в логической цепочке транзистора, один транзистор выйдет из строя, то как поведет себя дальше это не понятно, есть ли дублирующие пары транзисторов в этом сегменте? или в этой цепи проверяющий один и тот же поступивший сигнал? или как происходит коррекция ошибок?
Не пропускаю ни одного видео, каждое видео смотрю с удовольствием и узнаю что-то новое, спасибо, что делаете на умнее!
Спасибо!
Добра! Не всю правду раскрыл хотя и познавательно! Низкое напряжение в питании процессоров обусловленно уменьшением транзистора а соответственно и толщины диэлектрика, уменьшенный транзистор попросту не может схавать большее напряжение но из практики могу сказать что точность процессоров работающих на большем напряжении гораздо выше чем процессоров работающих на меньшем!
Хорошее объяснение. Но все же можно было добавить. Для чего нужно снизить мощность? Чтобы снизить тепловые потери, что немаловажно сказывается на охлаждении процессора.
Я незнаю кто чего но эта тема как и допустим разговор двух програмистов для понимания нужно иметь осознаные базовые знания
Я не имея основы не как не могу многого понять как говорится ухо слышит мозг не ймет
Да Дмитрию большой палец вверх и тут он в своей стихии спасибо за информацию
Вообще не по-этому!!! (я про низкое напряжение)
Размеры транзисторов в современных чипах на столько малы (2-7 НМ), что при повышении напряжения выше 120% от расчетного (оно и так с завода околопредельное), произойдёт пробой диэлектрика!!!!!!!!!!! Иначе можно было бы поднять напряжение в 2 раза и плюнув на 4-х кратный расход энергии, получить в 4 раза б0льшую частоту т.е. меньший Т-заряда, а след-но б0льшую производительность!
НО ЭТО ЖЕ НЕ ТАК?! :):):)
А расчеты все верные! 5 в дневник/журнал/зачетку :)
Только не частоту надо учитывать, а время, за которое нарастает фронт. При одной и той же скорости нарастания фронта можно работать на разных частотах и открываться транзисторы будут одинаково.
фронт не причем. важно кол-во "перезарядок конденсатора" в секунду. а это и есть частота. правда реальное кол-во переключений конкретного тр-ра конечно зависит от алгоритма.
@@silentage6310 ну да, ну да, Slew rate -- пошёл нахер)
длительность фронта и спада критически важна только в силовых ключах.
@@user-kr7yv1lx8z и с какого момента ключ будет считаться силовым?
@@user-mg2wj3cb8q С МОМЕНТА функционального назначения, рекомендуемого изготовителем.
Дмитрий спасибо за объяснение. Все просто круто. Я смотрю ваш канал ну примерно года 2 и у вас нет объяснения про работу ключей в сете переменного тока. Я имею ввиду полупроводники, такие как симистр, тиристор, принципы работы, где лучше применять симистры в микроконтроллерах, как управлять мощной нагрузкой, как выбрать ключ к какой нагрузке подойдет тот или иной ключ (индуктивной, резисторной-нагреватели). Объяснения различия по даташиту и т.д.
Таких видео нет.
почитайте для начала "Воронин П.А. - Силовые полупроводниковые ключи"
На схеме у вас р-канальный полевик неправильно включен. Истоком на плюс надо.
Очень жду курс по программированию МК STM32, надеюсь у вас всё хорошо.
Слишком подробно по полной думаю каждый поймёт.
я ще ролик не додивився, але думаю що напругу знижують щоб не було дугового пробою між сусідніми транзисторами, адже чим більша напруга тим потрібно більшу відстань між провідниками
Полностью с Вами согласен,чтобы не было пробоя,мало места ,много транзисторов,только уменьшить толщину изоляции,соответственно снизить напряжение
Про це він згадував у попередньому відео)
А при каких напряжениях возможен дуговой пробой? По-моему при таких напряжениях возможен просто пробой.
Напряжение поднимают не на самом процессоре, а на шотках(генератор частот) который находится на материнской плате, а процессор это только логический блок за такт.
Такты задают генераторы частот, и чем больше сила тока тем больше шотки выдают тактов за тик, сек
Не благодарите.
Ничего не понятно но очень интересно ))
Спасибо.
Про питание процессора хотелось бы тоже увидеть видео
Ничего не понятно, но очень интересно
👍прикольный видосик, для тех кому лень книжки читать и малость мозг напрягать... 🤣😂🤣
по теме зачот адназначна молодец 😃
есть небольшой косячок с разъяснением работы транзистора, не знаю, может кто уже и написал в камментах, читать лень, их уже очень много, глаза вываляться... 👀
10:49 "минусы" - они же электроны не могут вытягиваться из р-области "подложки", потому как их там просто нет, на то она и р-область. не ну конечно они там есть в ничтожном количестве, но этого количества недостаточно, что бы индуцировать канал n-типа, иначе бы и на затвор ни чего подавать не нужно было бы, ток сразу протекал бы (это я сейчас не о моп со встроенным каналом говорю). электрончики в подложку с р-проводимостью попадают из n-области истока. р-n переход исток подложка включен в прямом (проводящем) направлении, следовательно электрончикам ни что не мешает под действием поля затвора перекочевать из истока n-типа в подложку р-типа и скучковаться вблизи затвора (металлизированного напыления) в кристалле с р-проводимостью, тем самым образуя мостик (n-канал) из электрончиков между истоком и стоком, так и получился индуцированный канал... 🤪
Дмитрий, абсолютно уверен, что вы это и так знаете, просто в этом ролике тема другая и не стали заморачиваться с разъяснением работы мдп-транзистора с индуцированным каналом n-типа 😊
а за ролик, как обычно, лайкосик.👍
Шедевр. Багато тем пов'язано. Дякую за Вашу роботу.
Спасибо Вам за драгоценные уроки!!!🤝🤝🤝
И сразу 👍
Сделай пожалуста урок по дроселям, и фильтрам