CPU 的制程越来越小,为什么不通过增大面积来提高性能?从 62nm、35nm 到 14nm,晶体管尺寸缩小就是为了实现更大规模的超级电路,那为什么不通过增大 CPU 的面积来提高性能?
我觉得题主提出这个问题是反常识的,要是在服务器这些方面,CPU大一点没有问题,那要是在电脑,特别是笔记本电脑,手机、平板、手表这样的设备上呢?
本身这些设备都在拼命的压缩空间,例如在手机的寸土寸金的空间里,都已经把主板做成了三明治了,留给CPU(SOC)芯片的空间是有限的!
调整CPU的面积对于很多终端设备无疑是一个生态产业链的问题,从CPU本身到PCB主板再到设备本身都需要系统,那CPU空间大了,其他元件就也可能受到影响,现如今CPU就是在很多设备固定的尺寸大小下,完成内核和制程工艺的创新。
再一个,最要命的就是成本和良率。芯片这东西,面积越大,切出来的废品率就越高,成本那是指数级往上涨。而且,信号在芯片里传输也是要时间的,面积太大,延迟反而成了瓶颈。所以现在的方向,与其硬做大面积,不如搞“小芯片”拼接,既省钱又能把性能拉满,这才是聪明路子。
相关资料显示:芯片越大,不仅良率暴跌导致成本指数级上涨,信号传输延迟也会变大。而且制程微缩的核心确实是为了提升晶体管密度和能效。
如果芯片大了,散热也是问题,面积大了散热能力也要提升,例如手机本身散热片就可以,那这样就需要加入散热风扇了或者加上液冷了。业界那些服务器CPU和数据中心芯片,面积巨大,加上GPU集群,发热量惊人。这光靠散热硬件根本不够,必须对环境温度进行精密控制,才能确保系统稳定运行。
为了压住这热量,确实得把服务器沉到海底,或者在山肚子里挖洞,利用天然冷源降温。
但我们不得不承认一件事:把 CPU 做得更大一点——哪怕不刻意去提升制程——它的性能确实是能上去的。比如说,很多服务器的 CPU,性能就是比普通电脑的 CPU 要强;同样,很多高性能电脑的 CPU,也普遍比手机里那种 SoC 的处理能力要厉害。这其实是个事实。
不过,它并不是可以随意做大的,而是会根据不同的设备、不同的使用场景,去适配一个合适的大小规格。这其实已经形成了这个行业的规律,甚至可以说是一个“定律”了。它不是某一家企业想改就能改、想突破就能突破的。
你看,不管是电脑上的 AMD、英特尔,还是后来做 PC 芯片的高通骁龙,它们在做芯片的时候,其实都在遵循类似的大小范围。没有谁能轻易越过这个规格,或者说,没有谁能单纯靠“把芯片面积做得特别大”就去颠覆这个已经定型的游戏规则。
芯片做大确实能堆性能,但终端设备的空间、散热和成本不答应。手机里塞不下大板砖,笔记本不想变铁板烧,消费者更不愿为良率暴跌买单。现在行业早想明白了:与其硬撑大面积,不如用小芯片拼接,既控成本又提性能。毕竟,能塞进口袋的强大,才是真的强大。对此大家是怎么看的,欢迎关注我“创业者李孟”和我一起交流!
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