消費電力と発熱とは　チップの電力はほとんどが熱に変わる、エヌビディアのH100は最大700W

半導体のチップは電気で動き、使った電力はほぼすべて熱に変わります。1基で数百Wを使うAI向けのGPUは、数百Wの電熱器と同じだけの熱を、指先ほどの面積から出している計算です。熱を逃がせなければ温度が上がり、性能を落とすか、壊れるかのどちらかになります。

電力の2つの中身

1つ目は動的な電力です。トランジスタを切り替えるたびに、ゲートや配線の寄生容量を充電し、放電します。この電力は、容量、電圧の2乗、切り替えの回数（周波数）にほぼ比例します。電圧を1割下げると、この分の電力は約2割減る計算です（計算）。

2つ目は静的な電力で、トランジスタを切っていても流れる漏れ電流が原因です。微細化でトランジスタの数が増え、しきい値電圧が下がるにつれて大きくなりました。温度が上がると漏れが増え、それがさらに発熱を生みます。

製品の数字

メーカーが公表する電力の数字

製品	項目	数字
エヌビディア H100 SXM	最大の熱設計電力（設定で変更可）	700W
エヌビディア H100 NVL（PCIe、空冷）	同上	350〜400W
エヌビディア DGX B200（GPU8基）	装置の最大の消費電力	約14.3kW
インテル Core i9-14900K	基本の電力／最大のターボの電力	125W／253W
ローム RY7P250BM（100V MOSFET）	許容損失（ケース25度）	340W

各社の製品仕様とデータシートから。数え方は会社と製品で違う。

DGX B200の約14.3kWは、GPU8基とCPU2基、メモリ、ネットワークなどを合わせた装置1台の最大です。1台で約14.3kWなら、4台で約57kWになります（計算）。データセンターでは、この電力がそのまま空調や液冷で運び出す熱の量になります。

温度の上限

チップには、内部の温度（接合部の温度）の上限があります。インテルはCore i9-14900Kの上限を100度、ロームはRY7P250BMの上限を175度としています。上限に近づくと、CPUやGPUは周波数や電圧を下げて発熱を抑えます。電力用のMOSFETでは、許容損失の数字は接合部の温度が上限を超えない範囲として示されます。

熱の出方は、同じ電力でも面積で変わります。小さな面積に電力が集まるほど、単位面積あたりの熱（熱流束）が大きくなり、冷やすのが難しくなります。AI向けのGPUで、空気で冷やす方式から液体で冷やす方式への移行が進んだのはこのためです。

関連する用語

• TDP：冷却の設計の目安とする電力の値。
• 熱設計：チップの熱を許容温度の中で逃がす仕組みを決める作業。
• リーク電流：切っていても流れる電流で、静的な電力の原因。
• 液冷：液体で熱を運び出す冷やし方。