インテルのRaptor Lake CPUは、消費電力が最大25％削減される可能性がある

インテルの特許（Underfox提供）は、デジタルリニア電圧レギュレータ（D-LVR）のコンセプトと、それがRaptor Lakeなどの将来のプロセッサにもたらす省電力のメリットについて説明します。

Raptor Lakeは、現在の第12世代Alder Lakeの後継機種であり、市場で最も優れたCPUの一部が搭載されます。インテルは、Raptor Lakeが既存のインテル600シリーズのマザーボードと互換性があり、同じLGA1700ソケットに搭載されることをすでに確認しました。疑惑のインテル・ロードマップでは、Raptor Lakeはより優れたパフォーマンスを実現するために新しいハイブリッドシステムを搭載するかもしれないと主張します。しかし、私たちの目を引いたのは、D-LVR電力供給システムについての言及でした。このシステムは、電力効率の向上に役立つと思われます。Underfoxが発見したおかげで、D-LVRが何であるかを正確に知ることができました。

"Digital Linear Regulator Clamping Method and Apparatus"と題されたこの特許は、インテルが出願した2020年1月にさかのぼります。しかし、最近になって2021年7月にこの文書が明らかになりました。要約すると、D-LVRは基本的に、プライマリVR（電圧レギュレータ）（ここではマザーボードのVR）と並列に位置する電圧クランプの役割を果たす。これにより、CPU VIDとプロセッサコアの消費電力を削減することができます。D-LVRの実装は、CPUのパフォーマンスを向上させることも目的としています。インテルは、D-LVRの実装は安価であり、シリコン自体やマザーボードVRにかかる余分なコストは非常に小さいと考えています。

インテルは資料の中で、D-LVRがもたらすエネルギー効率のレベルを示すいくつかのチャートを用意しました。DLVRが電圧クランプの役割を果たすことで、CPUの電圧Vinを最大160mV下げることができます。チップメーカーの試算では、消費電力を20%から25%削減できるとのことです。

特定のアプリケーションを実行しているプロセッサが40A以上を要求することはほとんどありません。マザーボードのVRは1.27Vで電圧を調整し、D-LVRのパワーゲート（PG1、PG2、PGn）はCPU Vinを実際の最低CPU電圧よりも約50mV高い1.05Vでクランプします。CPUの消費電流が40A以下の場合、D-LVRパワーゲートはオフのままでした。

CPUの消費電流が40Aを超えると、D-LVRのパワーゲートの一部が作動し、Vinに追加の電流を供給します。例えば、45Aの場合、マザーボードVRは40Aを送り、D-LVRのパワーゲートは追加の5Aを管理します。D-LVRパワーゲートは、40A以上の継続時間とデューティサイクルが短いことを前提に、ほとんどエネルギーを消費しません。インテルの例では、CPUの消費電力が21%減少し、これはおよそ7%の性能向上につながると予想されます。

インテルは、Alder LakeでついにAMDのZen 3軍を打ち負かすことができました。しかし、スピードと電力効率は別の話です。Alder Lakeが高速であるにもかかわらず、Zen 3ベースのRyzenチップの方がまだ電力効率が高いのです。おそらく、Raptor LakeはAlder Lakeの長所を生かしつつ、短所を改善することができるのではないでしょうか。

Raptor Lakeは2022年に登場するかもしれません。このリークされたスライドでは、D-LVRを実装したモバイルバリエーションのみが示されていましたが。また、モバイル向けチップではLPDDR5Xへの対応、デスクトップ向けチップではゲーミング向けのCPUキャッシュシステムの改善や新しいIntel vPro機能の搭載などが噂されています。