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越大越強 CPU咋不做成巴掌大?

2020-11-30 08:48 中關(guān)村在線
關(guān)鍵詞:CPU芯片處理器

導(dǎo)讀:那么如果把CPU做到巴掌大甚至臉盆大,豈不是就能獲得幾乎無限的性能了嗎?

我們都知道,CPU的性能和芯片中所擁有的晶體管數(shù)量呈正相關(guān)。

可想而知,在制程不變的前提下,只要芯片的面積翻倍,性能也會相應(yīng)的提升,像64核128線程的AMD3990X處理器的封裝確實很大,已經(jīng)有小半個手掌的面積。

那么如果把CPU做到巴掌大甚至臉盆大,豈不是就能獲得幾乎無限的性能了嗎?

其實并不是這樣的,CPU目前的大小,已經(jīng)是綜合各方面考量之后的最優(yōu)解。

如果無腦堆料增大芯片面積,只會落得性價比暴跌;性能、散熱和供電無法平衡;數(shù)據(jù)傳遞效率難以滿足的下場。

價格

CPU的價格可并不只取決于幾大硬件廠商的良心,最重要的還是產(chǎn)品的成本。

首先我們要知道,CPU芯片是從一整片晶圓上切割下來的小方塊。

在現(xiàn)在的技術(shù)條件下,晶圓并不能做到完美無瑕,而如果某片CPU所在的區(qū)塊內(nèi)出現(xiàn)了瑕疵,這片CPU就成為了廢品。

假設(shè)一片晶圓上有5個壞點,分別處在5片CPU的范圍內(nèi),且晶圓可以切割成100枚CPU,很容易可以得出,這片晶圓的良品率為95%。

而如果將CPU的長寬翻倍,晶圓可以切割成25片CPU,那么,5個壞點就會使晶圓的良品率降至80%,成本上的激增是顯而易見的。

如果一片晶圓只做成一枚CPU,那么良品率會無限趨近于0,需要無數(shù)片晶圓才能制作出1枚合格的產(chǎn)品。

那時的電腦甚至不能用奢侈品來定位,大概只能算傳說中才存在的東西了。

性能、散熱和供電

CPU的散熱一直是大問題,隨著CPU性能的上升,發(fā)熱量也隨之劇增。

面對目前的頂級CPU,360水冷的散熱效率也只能勉強夠用。如果將核心面積繼續(xù)增大,乃至翻倍。或許360 x 360的水冷陣列也無法滿足散熱要求。

而供電方面,目前的主板CPU供電接口最多大概是3*8PIN接口,可以滿足1080W的功耗需求,我們?nèi)粘5碾娔X電源總功率一般只有五六百W左右,這已經(jīng)是非??植赖臄?shù)據(jù)了。

而隨著晶體管數(shù)量的上升,CPU的功耗也會急劇增高。線程撕裂者3990X的滿載功耗已經(jīng)達到了800W,更高的功耗會給主板和電源帶來巨大壓力。

數(shù)據(jù)傳輸效率

雖然CPU與主板之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過針腳來完成的,但針腳最終也會轉(zhuǎn)接至主板平面,向CPU四周傳輸而出。

雖然CPU面積增大一倍,可以放置針腳的面積也同步增大一倍,但最終傳輸數(shù)據(jù)的CPU周長則只能增加0.4倍左右,這樣一直增大下去,CPU周圍的走線空間最終將會告罄,滿足供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笞兊梅浅@щy。

正是因為種種限制,CPU才在逐代更新和慢慢優(yōu)化下,發(fā)展成了目前封裝大約5厘米見方的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

而大大小小的CPU芯片,也就隱藏在這一封裝下面。如果強行把芯片做到封裝的大小甚至更大,只能落得事倍功半的效果。

現(xiàn)在,大家明白為什么CPU不能做到巴掌大了嗎?