採取低電壓是為了降低功耗。

5V和9V是供電電壓,和電腦電源供給主機板的12V、5V等等是一個意思，並不是CPU或者GPU的核心電壓，CPU和GPU的核心電壓只有1V多。手機CPU/GPU和電腦的區別是功耗低，在供電電壓方面區別不大。要理解低電壓帶來低功耗，我們要從原理上來了解。

從含有1億4000萬個場效應電晶體FET的奔騰4到高達80多億的Kabylake, Intel忠實的按照摩爾定律增加著電晶體的數目。這麼多個FET隨著每一-次的翻轉都在消耗者能量。 一個FET的簡單示意圖如下:

當輸入低電平時，CL被充電，我們假設a焦耳的電能被儲存在電容中。而當輸入變成高電平後，這些電能則被釋放, a焦耳的能量被釋放了出來。因為CL很小，這個a也十分的小，幾乎可以忽略不計。但如果我們以1GHz頻率翻轉這個FET,則能量消耗就是a x 10^9,這就不能忽略了，再加上CPU中有幾十億個FET,消耗的能量變得相當可觀。

從圖示中，也許你可以直觀的看出，能耗和頻率是正相關的。這個理解很正確，實際上能耗和頻率成線性相關。能耗關係公示是:

P=CV^2*f

P代表能耗。C可以簡單看作一個常數, 它由製程等因素決定，製程越小，C越小; V代表電壓，和P是二次方的關係;而f就是頻率了。理想情況，提高一倍頻率,則能耗提高一倍。

通俗的來講，CPU可以看作由幾十億到上百億個小開關組成的。開關切換的速度f決定了計算機的效能。為了高效能，必須提高開關速度f,這才是大家關心的。而V則因為省電的原因越小越好。那為什麼不把v定成很低很低不到1V呢?

我們這裡要引入]延遲(Gate Delay)的概念。簡單來說，組成CPU的FET充放電需要一定時間，這個時間就是門延遲。只有在充放電完成後取樣才能保證訊號的完整性。而這個充放電時間和電壓負相關，即電壓高，則充放電時間就短。也和製程正相關，即製程越小，充放電時間就短。讓我們去除製程的干擾因素，當我們不斷提高頻率f後,過了某個節點，太快的翻轉會造成]延遲跟不上,從而影響數字訊號的完整性，從而造成錯誤。這也是為什麼超頻到某個階段會不穩定，隨機出錯的原因。那麼怎麼辦呢?聰明的你也許想到了超頻中常用的辦法:加壓。對了，可以透過提高電壓來減小門延遲，讓系統重新穩定下來。

也就是說，為了省電，要降低V,但為了達到數G的主頻，而不得不提高電壓V到一個可以接受的最小值，達到一個平衡。Vcore現在約1V。

不可忽視的其他因素現實情況比這個更復雜。實際上，上面公式裡的P只是動態能耗。 CPU的整體功耗還包括短路功耗和漏電功耗:

短路功耗是在FET翻轉時，有個極短時間會有電子直接跑掉。它和電壓、頻率正相關。

漏電功耗是電子穿透MOSFET的洩漏情況，它和製程與溫度有關。

綜合這些，我們看一個實際的例子:

這裡的Transition Power就是動態能耗，可以看出它隨著頻率陡峭上升;短路功耗和頻率幾乎呈現線性關係;而Static power就是指漏電功耗，它也上升是因為頻率上升導致溫度上升,從而漏電加重。

從中我們可以看出短路功耗也和電壓有關，而電壓越低，短路功耗也越低。

不但CPU/GPU低電壓可以省電，記憶體低電壓也可以省電,如DDR3L等等。低電壓DDR-般用於筆記本等功耗敏感的地方，但如本文所述，也一定會對效能有所影響。

晶片內部元件密度越來越高，散熱越來越重要。所以必須限制功率在合理範圍，所以才採用低壓，儘量減少無用損耗。

隨著元件連線距離越來越近，耐壓也成問題，也就造成必須限制工作電壓，所以現在晶片工作電壓越來越低。