5V和9V是供电电压,和电脑电源供给主板的12V、5V等等是一个意思，并不是CPU或者GPU的核心电压，CPU和GPU的核心电压只有1V多。手机CPU/GPU和电脑的区别是功耗低，在供电电压方面区别不大。要理解低电压带来低功耗，我们要从原理上来了解。

　　从含有1亿4000万个场效应晶体管FET的奔腾4到高达80多亿的Kabylake, Intel忠实的按照摩尔定律增加着晶体管的数目。这么多个FET随着每一-次的翻转都在消耗者能量。 一个FET的简单示意图如下:

　　当输入低电平时，CL被充电，我们假设a焦耳的电能被储存在电容中。而当输入变成高电平后，这些电能则被释放, a焦耳的能量被释放了出来。因为CL很小，这个a也十分的小，几乎可以忽略不计。但如果我们以1GHz频率翻转这个FET,则能量消耗就是a x 10^9,这就不能忽略了，再加上CPU中有几十亿个FET,消耗的能量变得相当可观。

　　从图示中，也许你可以直观的看出，能耗和频率是正相关的。这个理解很正确，实际上能耗和频率成线性相关。能耗关系公示是:

　　

　　P代表能耗。C可以简单看作一个常数, 它由制程等因素决定，制程越小，C越小; V代表电压，和P是二次方的关系;而f就是频率了。理想情况，提高一倍频率,则能耗提高一倍。

　　通俗的来讲，CPU可以看作由几十亿到上百亿个小开关组成的。开关切换的速度f决定了计算机的性能。为了高性能，必须提高开关速度f,这才是大家关心的。而V则因为省电的原因越小越好。那为什么不把v定成很低很低不到1V呢?

　　我们这里要引入]延迟(Gate Delay)的概念。简单来说，组成CPU的FET充放电需要一定时间，这个时间就是门延迟。只有在充放电完成后采样才能保证信号的完整性。而这个充放电时间和电压负相关，即电压高，则充放电时间就短。也和制程正相关，即制程越小，充放电时间就短。让我们去除制程的干扰因素，当我们不断提高频率f后,过了某个节点，太快的翻转会造成]延迟跟不上,从而影响数字信号的完整性，从而造成错误。这也是为什么超频到某个阶段会不稳定，随机出错的原因。那么怎么办呢?聪明的你也许想到了超频中常用的办法:加压。对了，可以通过提高电压来减小门延迟，让系统重新稳定下来。

　　也就是说，为了省电，要降低V,但为了达到数G的主频，而不得不提高电压V到一个可以接受的最小值，达到一个平衡。Vcore现在约1V。

　　不可忽视的其他因素现实情况比这个更复杂。实际上，上面公式里的P只是动态能耗。 CPU的整体功耗还包括短路功耗和漏电功耗:

　　

　　短路功耗是在FET翻转时，有个极短时间会有电子直接跑掉。它和电压、频率正相关。

　　漏电功耗是电子穿透MOSFET的泄漏情况，它和制程与温度有关。

　　综合这些，我们看一个实际的例子:

　　这里的Transition Power就是动态能耗，可以看出它随着频率陡峭上升;短路功耗和频率几乎呈现线性关系;而Static power就是指漏电功耗，它也上升是因为频率上升导致温度上升,从而漏电加重。

　　从中我们可以看出短路功耗也和电压有关，而电压越低，短路功耗也越低。

　　不但CPU/GPU低电压可以省电，内存低电压也可以省电,如DDR3L等等。低电压DDR-般用于笔记本等功耗敏感的地方，但如本文所述，也一定会对性能有所影响。

　　芯片内部元件密度越来越高，散热越来越重要。所以必须限制功率在合理范围，所以才采用低压，尽量减少无用损耗。

　　随着元件连线距离越来越近，耐压也成问题，也就造成必须限制工作电压，所以现在芯片工作电压越来越低。

　　提高运行速度！