Почему процессоры не делают большими
Обновлено: 07.07.2024
Во время поколения процессоров в последние годы и за исключением AMDВ Threadripper все процессоры имеют практически одинаковый размер, почти неизменный, за исключением нескольких миллиметров. Если производственные узлы получат все меньше и меньше , почему не размер процессоров тоже сжимается? В этой статье мы собираемся объяснить, почему процессоры такого размера, ни больше, ни меньше, а также возможные исключения.
Как вы знаете, процессоры, также известные как ЦП, подобны «мозгу» ПК. Вся информация, которая выполняется и обрабатывается, проходит через миллионы транзисторов, скрытых под кристаллом, и поскольку каждый раз, когда производственным узлам удается уменьшить эти транзисторы, нормально думать, что они также могут уменьшить размер процессоров, и но это не так.
Размер процессоров, почему он такой?
Возьмем, например, Intel Процессор Core i7-2700K архитектуры Sandy Bridge, выпущенный в 2011 году под 32-нанометровой литографией. Этот процессор Размер 37.5 x 37.5 мм . Если мы сравним его с Core i7-10700K с архитектурой Comet Lake, то мы увидим, что он изготовлен с толщиной 14 нанометров, но при этом его размер составляет 37.5 мм x 37.5 мм, что в точности соответствует процессору предыдущего восьмого поколения.
Наличие существенно более низкой литографии (14 против 32 нанометров) должно позволить производителю сделать процессор намного меньше, что обеспечит ряд преимуществ, таких как:
- Нижняя задержка между внутренними компонентами. Когда микросхема слишком велика, задержка скорости света / сопротивления может вызвать проблемы синхронизации, которые увеличивают задержку.
- Более дешевый для производства, используя в нем меньше сырья.
- Более высокий выход на пластину . В целом пластины имеют фиксированное количество дефектов. Чем больше процессоров вы можете получить на одну пластину, тем выгоднее ее производство, потому что вы получаете больше процессоров из одной пластины. Например, если вы получаете 10 процессоров из пластины, 5 выходят из строя - это катастрофа, но если вы получаете 500 процессоров из одной пластины, 5 выходят из строя дефектные, это тоже не так серьезно.
Итак, если создание процессоров меньшего размера дает так много преимуществ, почему они продолжают делать их одинакового размера?
Как вы хорошо знаете, каждый раз, когда они используют новую литографию процессора, которая всегда выходит из строя (то есть транзисторы меньше), плотность транзисторов значительно увеличивается. Следуя предыдущему примеру, Core i7-2700K имеет внутри 1.160 миллиона транзисторов, в то время как, когда мы говорим о Core i7-10700K, хотя точное количество неизвестно, это должно быть около 3.8 миллиарда транзисторов (более или менее как у Ryzen 3700X).
Это увеличение плотности транзисторов, содержащихся в кристалле процессора, позволяет значительно увеличить его IPC, общую производительность, количество физических ядер и его эффективность (производительность на потребляемый ватт). Другими словами, первая причина того, что переработчики не видят уменьшения своих размеров в новых поколениях, заключается в том, что сокращение литографии используется для повышения их производительности .
Вторая причина - проблемы с производством; Intel и AMD уже имеют «формы» определенного размера на своих заводах, и поддержание того же размера процессора позволяет им использовать большую часть того, что у них уже есть в производственном процессе, например, печатную плату или IHS без идти дальше. далеко, независимо от того, насколько сильно кристалл изменится внутри.
Вторая причина сохранения размера распространяется на две дополнительные причины: размер материнская плата гнездо , а размер теплоотводы . Если каждое новое поколение будет существенно менять размер процессора (речь идет о существенном изменении, а не о паре миллиметров, как это уже случалось несколько раз), производители материнских плат могут столкнуться с проблемами адаптации разъемов, не говоря уже о производителях радиаторов. , которые были бы вынуждены полностью обновить свою конструкцию и могли бы получить радиаторы, совместимые с несколькими платформами.
Последнее подводит нас к третьей причине, по которой процессоры сохраняют свой размер: температура . Чем меньше размер электронного компонента, тем меньше у нас будет рассеиваемой поверхности для отвода выделяемого им тепла. Если бы процессор был слишком маленьким, было бы трудно получить достаточно эффективный радиатор, чтобы рассеивать его тепло, и было бы довольно много проблем. Фактически, это то, над чем уже работали в течение многих лет, потому что размер процессоров может создавать большие неудобства, когда дело доходит до рассеивание выделяемого тепла .
Почему пытаются уменьшить площадь процессоров, а не увеличить?
Например первые i7, флагманские процессоры в бытовой линейке Intel, были площадью 263 кв. мм. Почему так мало? Казалось бы, увеличь стороны в два раза — напихаешь в 4 раза больше процессорных ядер, а для серверов вообще можно стоечные процессоры производить, 19ти дюймовые)))
Проблема тут в маркетинге или в каких-то физических ограничениях?
Оценить 1 комментарий
Все дело в физических ограничениях, раписывать "почему" очень долго, проще взять учебник по физике и прочитать о ЭМ взаимодеиствии и прочесть, что-то об архитектурах процов. В общем, если сделают большой процессор, то придется сильно резать частоту, а это не актуально. Только потом идут вторичные причины: тепловыделение, брак, прожорливось
тут много причин
1. Меньший технологичный процесс делает меньшие детали внутри процессора. Поэтому структура и возможности процессора растут, а размер уменьшился
2. Меньше потребление энергии. Тут вопрос не столько «жалко энергии», а проблема отвода такого громадного количества тепла с маленьгого кусочка кремния
3. «Напихать в 4 раза больше ядер» не выгодно с экономической точки зрения. Когда процессоры штампуются пачками есть такой показатель как отбраковка. Чем больше ты напихаешь внутрь, тем меньше шансов что в результате на выходе из конвеера будет хотя бы половина рабочих процев.
Это конечно объяснение своими словами, если нужно в деталях и подробно то гугл в помощь
1. Ну вот здорово, детали уменьшились, а если еще площадь увеличить тогда будет профит огого)))
2. Я так понимаю, что потребление энергии и мощность теплоотвода будут расти пропорционально с ростом площади, разве нет? А если да, то имхо приемлимо.
3. Ну брак будет так или иначе, размер не сильно решает.
Почему не увеличивают размер процессора? Ведь можно сделать его крупнее и вместить туда еще больше транзисторов, разве не так? Или запихать больше ядер? Почему не сделают процессор толстее? Вон как раньше было - пихали пентиум с СЛОТ, и работало ведь, причем довольно таки сносно! Для десктопов вся эта тонкота не так уж и важна, как мне кажется. Почему такой ужасный термоинтерфейс в хазвелах? Зачем это делают? Лишняя морока со скальпом и намазыванием ЖМ!
Чем меньше техпроцесс, тем меньше энергопотребление.
чем больше размер кристалла, тем меньше процент выхода годных чипов, тем дороже они стоят.
Насчет хасвела: because fuck you, that's why. Скальпируешь их ты на свой страх и риск, процессоры и без этого работают.
Последнее исправление: SMD 09.07.15 18:22:08 (всего исправлений: 1)
Чем больше транзисторов тем больше брак.
Ужасный термоинтерфейс достаточно нормален для большинства потребителей, при этом механически удобен и надёжен. Скальпирующие задроты не составляют заметной массы потребителей.
Могу предположить, что: а) они и так кипятильники. Если их сделать толще, то отводить тепло будет ещё сложнее. б) если их делать больше, то растёт длина проводника внутри процессора.
Почему не увеличивают размер процессора?
Потому что (а) скорость света конечна, (б) большой кристал легче ломается, (в) большую площадь сложнее экспонировать — глубина резкости, все дела.
Так делают. Навскидку — Tilera, Parallella.
Почему не сделают процессор толстее?
Толще! Ну, блин. Even monkey knows russian goodder:)
Я про десктоп сегмент
Вот возьмем тот же 4790K
Ну уменьшили техпроцесс, сохранив размер подложки и крышки, а что мешает увеличить в высоте и длине? разместить на большей площади подложки еще один кристал? неужели увеличится TDP, будут проблемы?
После рома орфография нарушается :-)
Но зачем? Не хватает 4790К, купи хасвел-еп с 18 ядрами.
Deleted ( 09.07.15 18:33:23 )Последнее исправление: SMD 09.07.15 18:33:51 (всего исправлений: 1)
Вот количество транзисторов как раз стабильно наращивают.
ну а то нет?
Нужно уменьшать техпроцесс, разрабатывать и оптимизировать архитектуры итд итп, а не увеличивать площади.
Ну и другие проблемы есть, выше уже писали
Понижают техпроцесс, что бы вместить больше транзисторов
И в чем выгода тогда?
a) Потребуется больше тока, учитывая что уже текущие схемы разогреваются как электроплиты охлаждать такие схемы будет очень не просто.
б) Поскольку вся эти затеи с уменьшением схем и размещением элементов как можно плотнее друг к другу делаются как раз для того что бы как раз скорость повысить (короче проводник быстрей и ток по нему ходит), то наращивание в ширь просто смысла не имеет такая схема не будет эффективна.
в, г, д) . все остальное
Последнее исправление: uin 09.07.15 18:37:26 (всего исправлений: 2)
Вот количество транзисторов как раз стабильно наращивают.
Стабильно медленно, но не стабильно стремительно. Прогресс всё же.
А как смогли вместить 10 ядер и больший кэш в корпус, по размеру равный процессору с 4 ядрами и меньшим кэшом? Странно все это
Это как вода за 40р, когда лимонад стоит 20р.
А как смогли вместить 10 ядер и больший кэш в корпус, по размеру равный процессору с 4 ядрами и меньшим кэшом?
Ооо как все запущено . ты это, в начальной школе ходил на рисование?
1) какие процессоры сравниваешь?
2) какому размеру? кристалла или ты крышку меряешь? давай будем сравнивать размеры системных блоков
Миллиарды долларов и НРР не могут решить эту проблему?
Миллиарды долларов и НРР не могут решить эту проблему?
Могут, но проблема в том что на данный момент это пока не является проблемой.
Потому что экстенсивный путь близок к своему тупику, а интенсивный еще недостаточно проработан, а потому в массы не идет.
Не только рисование, нужно еще мелкоскоп освоить :)
Неправильные ты хасвелы, дядя Федор, ешь. Мой 6 ядерный 60 градусов под разгоном и нагрузкой.
Длина волны на гигагерцовых частотах - сантиметры, больше размер - больше и сложнее цепь тактирования, которая в том же netburst выжирала 2/3 энергии, к примеру. Поэтому чипы GPU такие низкочастотные и большие, а CPU (не считая серверных монстров) - маленькие и шустрые
Спасибо
Я только одного не понимаю
Есть зионы и кор-ай серия
В зион-сериях нету гпу (или он выключен), а в кор-ай он есть
Размеры и сокет берем одинаковый из одного поколения
В кор-ай 4 ядра + ГПУ + кэш
В зионе ядер больше (6, 8, 10, 12 и т.д.) + кэш (больший)
Если вместо ГПУ можно запихнуть больше ядер, почему этого не делают? Вот скажем 4790K
Кто пользуется на нем встройкой? Ну кроме любителей проброса ВК?
Обычно к ниму пихают мощную ВК (если не две-три) и т.д.
Это маркетинг, или есть какие-то серьезные причины?
интересно, можно теоретически производить один процессор на всю пластину, сколько она там сейчас в диаметре, 300мм?
Это чистый маркетинг и не более того.
Выход годного рехко уменьшится тогда, так как чем больше площадь, тем больше риск найти дефектность.
Тем более уже сейчас компании, производящие современные процессоры, практически упираются в проблему ограничения скорости света (распространения электрического поля в проводнике), а ты предлагаешь увеличить расстояния на кристалле еще.
Нафига делать кристалл больше? Можно посадить больше кристаллов на подложку, как у gpu xbox360 или интелей с видеозатычкой (haswell).
можно запихнуть больше ядер, почему этого не делают?
Это искусственное разграничение рынков. Например, в серверном сегменте на многоядерные решения есть стабильный спрос и там Intel доит клиентов только в путь.
Мне АМД нравилась своими долгоживущими сокетами и полным набором фич в процах (мне была актуальна виртуализация). Жаль что её время прошло.
ЗАЧЕМ делают такие маленькие процессоры ?
Разве нельзя зделать процессор 40*40 см ?
Что им мешает просто увеличить производительность путем увеличения габаритов ?
Моя мысля склоняется к тому что в 40*40 см можно впихнуть 10 четырех ядерных процессоров, поставить водянное охлаждение с массивным радиатором и радоваться НЕВИДАННОЙ производительности для домашнего пк: 10 *4 *3 Ггц в 1 ядре и в итоге производительность возрастет в 10 раз .
Не понимаю почему разработчики интел до этого не догадались (и амд тоже касается этот вопрос) .
Можно преспокойно увеличить площадь и таким образом увеличить количество транзисторов и максимальную производительность.
зачем их делать такими огромными?? ? хватает и нынешнего размера)) ) сейчас процы просто придушены правилами и нормами *зелёных* а именно TPD . что интел что амд запросто могут создать на современных архитерктурах прос с теплопакетом 500-600 ватт.. -каторый порвёт всех и вся. .
НО ЗЕЛЁНЫЕ зальют всё слезами) ) это как авто движки задушены нормами CO2 и экологичностью)))
при нынешних размерах камень очень дорого стоит, во вторых чем всё это дело охлаждать будут?
40 на 40? о_О
Проц тогда будет больше чем системник.
Я думаю, что если бы они были большими, то температура была немеренной и кулеров тогда в системник нужно ставить штук 20.
А зачем вам такой большой и мощный комп, Чтоб использовал 1% от мощности жрал ток напрямую от подстанции и стоял в гараже
Было бы наоборот - вы задали бы противоположный вопрос,
и кричали бы, что это неудобно и ваааащщще!! !
кАрочч, беспредметный холивар.
причины:
1) дороговизна.
2) Высокий процент брака при производстве (пыль, даже учитывая стерильное производство)
3) Намного сложнее отвести тепло, АЛУ в процах интел греется до 130 градусов сейчас, при больших размерах будет и больше температура.
4) законы физики - скорость света в электромагнитных средах никто еще не преодолел =)
Читайте также: