電圧レギュレータモジュール

電圧レギュレータモジュール（VRM ）は、プロセッサ電源モジュール（PPM）とも呼ばれ、マイクロプロセッサとチップセットに適切な電源電圧を提供し、 +3.3 V、+5 V、または+12 Vをデバイスに必要な低い電圧に変換して、異なる電源電圧のデバイスを同じマザーボードに搭載できるようにする降圧コンバータです。パーソナルコンピュータ（PC）システムでは、VRMは通常、パワーMOSFETデバイスで構成されています。^[1]

ほとんどの電圧レギュレータモジュールの実装は、マザーボードにはんだ付けされています。Intel HaswellやIce Lake CPUなどの一部のプロセッサは、同じCPUパッケージ上にいくつかの電圧調整コンポーネントを備えており、マザーボードのVRM設計を削減しています。このような設計により、多数のCPU電源電圧とCPUのさまざまな領域の動的な電源オン/オフを含む複雑な電圧調整が、ある程度簡素化されます。^[2]パッケージ上またはダイ上に統合された電圧レギュレータは、通常、完全統合型電圧レギュレータ（FIVR）または単に統合型電圧レギュレータ（IVR）と呼ばれます。

最近のCPUのほとんどは1.5V未満を必要とします[ ^{3]。これは}CPU設計者がより低いCPUコア電圧を使用する傾向があるためです。電圧が低いとCPUの消費電力が削減されます。CPUの消費電力は、CPU冷却システムを設計するための公称値として機能する熱設計電力（TDP）によって指定されることが多いです^[4]。

一部の電圧レギュレータはプロセッサに固定の供給電圧を供給しますが、ほとんどのレギュレータはプロセッサからの必要な供給電圧を感知し、基本的に連続可変の調整可能なレギュレータとして機能します。特に、Intel の仕様によると、マザーボードにはんだ付けされた VRM が感知を行うはずです。

最近のビデオカードは、より高い電力と電流の要件があるため、VRMも使用しています。これらのVRMは大量の熱を発生する可能性があり^[5]、 GPUとは別のヒートシンクが必要になります。^[6]

正しい供給電圧と電流は、マイクロプロセッサによって起動時にVID （電圧識別定義）と呼ばれるビットを介してVRMに伝えられます。特に、VRMは最初にVIDロジックに標準供給電圧を提供します。これはプロセッサの一部であり、その唯一の目的はVIDをVRMに送信することです。VRMは必要な供給電圧を識別するVIDを受信すると、電圧レギュレータとして動作し始め、プロセッサに必要な定電圧と電流を供給します。^[7]

電源ユニットで固定電圧を生成する代わりに、CPUはVIDラインという小さなデジタル信号セットを使用して、オンボードの電力コンバータに希望の電圧レベルを指示します。スイッチモードの降圧コンバータはそれに応じて出力を調整します。このようにして得られる柔軟性により、異なる公称電源電圧を持つCPUに同じ電源ユニットを使用し、電源電圧を下げることでアイドル期間中の消費電力を削減することが可能になります。^[8]

たとえば、5 ビットの VID を持つユニットは、最大 32 (2 ⁵ ) の異なる出力電圧のいずれかを出力します。これらの電圧は通常 (常にではありませんが) 指定された範囲内で均等に配置されます。コード ワードの一部は、ユニットのシャットダウンなどの特別な機能のために予約されている場合があるため、5 ビットの VID ユニットの出力電圧レベルは 32 未満になることがあります。数値コードが供給電圧にどのようにマップされるかは、通常、コンポーネント メーカーが提供する表で指定されます。2008 年以降、VID には 5 ビット、6 ビット、8 ビットの種類があり、主に0.5 V～3.5 Vの出力を行う電源モジュールに適用されます。

VRMはオーバークロックに不可欠です。VRMの品質は、マザーボードのオーバークロックの可能性に直接影響します。同じオーバークロックプロセッサでも、異なるVRMと組み合わせると、パフォーマンスに顕著な違いが現れることがあります。これは、オーバークロックを成功させるには安定した電源が必要だからです。チップが工場出荷時の設定を超えてプッシュされると、電力消費が増加するため、VRMはそれに応じて出力を一致させる必要があります。^[9]

• スイッチング電源アプリケーション（SMPS）
• パルス幅変調

ウィキメディア・コモンズには、電圧レギュレータモジュールに関連するメディアがあります。

• 「マイクロプロセッサの電力管理」