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越大越強 CPU咋不做成巴掌大?

來源:中關村在線

我們都知道,CPU的性能和芯片中所擁有的晶體管數量呈正相關。可想而知,在制程不變的前提下,隻要芯片的面積翻倍,性能也會相應的提升,像64核128線程的AMD 3990X處理器的封裝確實很大,已經有小半個手掌的面積。那麼如果把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瞭嗎?

越大越強 CPU咋不做成巴掌大?

半個巴掌大的3990X處理器

其實並不是這樣的,CPU目前的大小,已經是綜合各方面考量之後的最優解。如果無腦堆料增大芯片面積,隻會落得性價比暴跌;性能、散熱和供電無法平衡;數據傳遞效率難以滿足的下場。

價格

CPU的價格可並不隻取決於幾大硬件廠商的良心,最重要的還是產品的成本。

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。在現在的技術條件下,晶圓並不能做到完美無瑕,而如果某片CPU所在的區塊內出現瞭瑕疵,這片CPU就成為瞭廢品。

越大越強 CPU咋不做成巴掌大?

晶圓切割

假設一片晶圓上有5個壞點,分別處在5片CPU的范圍內,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,那麼,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。

如果一片晶圓隻做成一枚CPU,那麼,良品率會無限趨近於0,需要無數片晶圓才能制作出1枚合格的產品。那時的電腦甚至不能用奢侈品來定位,大概隻能算傳說中才存在的東西瞭。

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,發熱量也隨之劇增。面對目前的頂級CPU,360水冷的散熱效率也隻能勉強夠用。如果將核心面積繼續增大,乃至翻倍。或許360×360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,我們日常的電腦電源總功率一般隻有五六百W左右,這已經是非常恐怖的數據瞭。而隨著晶體管數量的上升,CPU的功耗也會急劇增高。線程撕裂者3990X的滿載功耗已經達到瞭800W,更高的功耗會給主板和電源帶來巨大壓力。

數據傳輸效率

雖然CPU與主板之間的數據傳輸是通過針腳來完成的,但針腳最終也會轉接至主板平面,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,但最終傳輸數據的CPU周長則隻能增加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,滿足供電和數據傳輸的要求變得非常困難。

越大越強 CPU咋不做成巴掌大?

CPU的周長無法隨著面積同步增大

正是因為種種限制,CPU才在逐代更新和慢慢優化下,發展成瞭目前封裝大約5厘米見方的標準規格。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,隻能落得事倍功半的效果。

現在,大傢明白為什麼CPU不能做到巴掌大瞭嗎?