Чому процесори не є більшими? [зачинено]

Процесорів порівняно мало, і інженери постійно намагаються зробити їх меншими і отримати більше транзисторів на одній поверхні.

Чому процесори не є більшими? Якщо приблизно 260 мм ² штампи можуть вмістити 758 мільйонів транзисторів (AMD Phenom II x4 955). Тоді 520 мм ² повинні вмістити удвічі більше транзисторів і технічно подвоїти тактову частоту або ядра. Чому цього не робиться?

Як правило, ви праві: За короткий термін зростаюча паралелізація - це не лише життєздатний, але єдиний шлях. Насправді, багатоядерні, а також кеші, конвеєрні та гіпер-нитки - це саме те, що ви пропонуєте: збільшення швидкості завдяки збільшенню використання чіпів. Звичайно, зменшення геометрії не стикається із збільшенням використання площі штампів. Однак вихід урожаю є великим обмежуючим фактором.

Врожайність штампу зростає у зворотному співвідношенні до розміру штампу: великі штампи просто більше схильні "вловлювати" вафельні помилки. Якщо вафельна помилка потрапила в плашку, її можна викинути. Врожайність загибелі очевидно впливає на вартість загибелі Таким чином, існує оптимальний розмір штампів з точки зору витрат проти прибутку на валу.

Єдиний спосіб одержати значно більші штампи - це інтегрування стійких до відмов та надлишкових структур. Це те, що Intel намагається зробити у своєму проекті Terra-Scale (ОНОВЛЕННЯ: і те, що вже практикується у щоденних продуктах, як вказує Дан).

Існує багато технічних проблем (довжина шляху стає занадто довгою і ви втрачаєте ефективність, електричні перешкоди викликають шум), але головна причина просто в тому, що багато транзистори були б занадто гарячими, щоб адекватно охолонути . У цьому вся причина, що вони настільки прагнуть зменшити розмір штампів - це дозволяє підвищити продуктивність при тих же теплових рівнях.

Кілька з наведених тут відповідей є хорошими відповідями. Існують технічні проблеми щодо збільшення розміру процесора, і це призведе до набагато більше тепла для вирішення. Однак усі вони є переборними, отримуючи досить сильні стимули.

Я хотів би додати те, що, на мою думку, є центральним питанням: економіка . ЦП виробляються у таких вафлях , з великою кількістю процесорів на вафлі. Реальна вартість виготовлення - за вафлі, тому якщо ви подвоїте площу центрального процесора, ви можете помістити на пластину лише половину стільки, тому ціна за центральний процесор подвоюється. Крім того, не всі вафлі завжди виходять ідеальними, можуть бути помилки. Таким чином, подвоєння області подвоює ймовірність дефекту в будь-якому конкретному процесорі.

Тому, з економічної точки зору, причиною того, що вони завжди роблять менше, є отримання кращих показників / мм ^ 2, що є визначальним фактором ціни / продуктивності.

TL; DR: Окрім інших згаданих причин, подвоєння площі центрального процесора більше ніж удвічі збільшує вартість.

Додавання більшої кількості транзисторів до процесора не робить його автоматично швидшим.

Збільшена довжина шляху == повільніша тактова частота.
Додавання більшої кількості транзисторів збільшить довжину шляху. Будь-яке збільшення повинно використовуватися цінним, або воно призведе до збільшення витрат, тепла, енергії, але зниження продуктивності.

Звичайно, завжди можна додати більше ядер. Чому вони цього не роблять? Що ж, вони роблять.

Ваше загальне припущення неправильне. Процесор з подвійним розміром штампу не означає, що він може працювати з подвійною швидкістю. Це лише додасть більше місця для додавання більшої кількості ядер (див. Декілька чисел Intelcorecore з 32 або 64 ядрами) або великих кеш-пам'яті. Але більшість поточного програмного забезпечення не може використовувати більше 2 ядер.

Тому збільшений розмір штампів збільшує ціну масово без виграшу однакової висоти. Це одна з (спрощених) причин процесорів таких, якими вони є.

В електроніці МАЛШЕ = Швидше 3 ГГц потрібно бути набагато меншим, ніж 20 МГц. Чим більше взаємозв'язок, тим більша ШОЕ і тим швидше швидкість.

Подвоєння кількості транзисторів не подвоює тактову частоту.

Вартість виробництва сирих пластин є фактором. Монокристалічний кремній не є безкоштовним , а процес рафінування - дещо дорогим. Тож використання більшої частини сировини збільшує вартість.

Великі живі істоти, штучні чи ні, як динозаври, - нещільні. Співвідношення площа / об'єм не є справедливим для їх виживання: занадто багато обмежень щодо енергії - будь-яка форма - всередині та поза.

Подумайте про процесор як про мережу підключених вузлів (транзисторів). Для того, щоб надати більше можливостей, кількість вузлів і шляхи між ними збільшуються до певної міри, але це збільшення є лінійним. Отже, одне покоління процесора може мати мільйон вузлів, наступне може мати 1,5 мільйона. При мініатюризації схеми кількість вузлів і шляхів конденсується на менший слід. Нинішні процеси виготовлення знижуються до 30 нанометрів.

Скажімо, що вам потрібно п'ять одиниць на вузол і п'ять одиниць відстані між двома вузлами. З кінця в кінець, за прямою лінією ви можете створити шину з 22222 вузлів за 1 КМ місця. Можна скласти матрицю з 493 мільйонів вузлів в квадратну CM. Конструкція схеми - це те, що містить логіку процесора. Подвоєння простору - це не те, що збільшує швидкість, це просто дозволило б схемі мати більше логічних операторів. Або у випадку багатоядерних процесорів, щоб схема могла працювати більше роботи паралельно. Збільшення сліду фактично зменшить тактову частоту, оскільки електронам доведеться проїхати більші відстані через ланцюг.