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cpu为什么做这么小,为什么不做大

来源:整理 时间:2022-06-01 12:25:32 编辑:科技知识 手机版

cpu工艺不得不追求7nm、5nm甚至2nm。为什么这么小?原IC厂员工回答说,做大技术上不难,但只有做小了才能盈利。只有在IC行业生存下来,我们的电脑和手机才能做得更小更薄。如果条件允许,CPU芯片要做得尽可能小。

CPUGPU等处理器二级缓存是干嘛的干嘛做那么小,为什么不做大?

简单来说,是因为成本。半导体工艺生产的东西,扣除厂房与设备折旧、开发成本外,就是晶圆材料成本(当然了,还有行政管理、营销等费用,这里就不说那么细了),意思就是,一块晶圆的成本假设是X元,能切成100颗,每一颗芯片的成本就是X/100(不包含芯片封装,假设良率=100%)。所以,尽可能缩小芯片面积并塞进更多的晶体管,就能生产出效能更高成本更低的芯片,这就是为什么半导体生产工艺从100nm以上不断进步到如今的7nm,越先进的半导体生产工艺能制造出效能更高、成本更低的芯片,

代价就是高昂的研发成本、生产设备费用。投入那么多研发费用不断升级半导体工艺是有利可图的,这就是为什么现在很难买到80486处理器的原因之一,生产80486不会比最新i9成本更低(芯片大小差不多),所以80486处理器也不可能卖的更便宜,这么一来,有几个人会花差不多的价钱买一个效能只有五十分之一的芯片?既然没几个人会买的东西,投入生产就是赔本生意,

半导体工艺神奇之处亦在此,半导体工艺和机械制造、流程工艺不同,后两者是随着工艺的优化而将产品成本降低,但是产品本身的功能没有很大的变化;半导体世界是除了工艺不断进步外,产品效能也大幅跃进,未来想买一样功能的产品都没可能。不论是一级缓存还是二级缓存,就是一个记忆单元(MemoryUnit,MU),早期的处理器,只包含算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit,ALU)和控制单元(ControlUnit,CU),并不包含MU,原因在于半导体工艺不够先进,没法将庞大的MU塞进处理器中。

在那个年代,4K记忆单元就几乎和处理器芯片一样大小,将这4K记忆单元和CPU做成一颗芯片,成本变成一倍却没啥作用,当时的处理器效能不高,记忆单元放在芯片内和芯片外对效能来说没什么差别,但成本太高的东西卖不出去可是要命的问题,随着半导体工艺的进步,目前的处理器包含了ALU,CU和MU,而MU几乎就占据了芯片一半的面积。

无论是CPU还是GPU,MU太小没有作用,MU太大成本又太高,MU必须控制在一个范围内,这就是为什么二级缓存越多的处理器售价越高的原因,芯片面积决定成本,其实,如果有种技术可以生产一种记忆单元,不仅速度奇快还能不消耗能量保存信息,什么一级缓存、二级缓存、内存、闪存、磁盘都不需要了,计算机的架构会更简单、更高效、更可靠,这也是人类目前在努力实现的目标。

为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm,为什么要追求这么小?

cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm,为什么要追求这么小?这就跟胖子、瘦子、小孩的饭量是一个道理,体量越大所要占用的空间就越大、消耗就越大,吃的饭也就越多;体量越小所要占用的空间就越小,消耗也越小,吃的饭也就越少;如下图:胖子一顿要5碗米饭,瘦子一顿要2碗米饭,小孩一顿1碗米饭都会觉得多了。

当CPU做得很小时,设备的体积就会减小。1946年,世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。它使用了18800个真空管,长50英尺,宽30英尺,占地1500平方英尺,重30吨。它大约有一个半教室那么大,重达六头大象,ENIAC只能用于科学计算,不能用于其他目的。现在,微软的SurfaceProX平板电脑,长287mm,宽208mm,厚7.3mm,配备了WiFi,蓝牙,摄像头,触摸屏,陀螺仪等设备。

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