为什么CPU一定要做那么小?现在cpu、显卡的主体,就指甲盖大点儿,何必呢,台式机根本不追求省空间,要是有一个篮球一样大的cpu,那电路的精度就能小几十倍,根本就不需要多么高精尖的工艺,成本也大大降低,岂不妙哉
我觉得CPU做的大小并不是由工艺决定的,也并不意味着做大了成本就能降低!这都是根据场景需求决策的!
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从制造成本看,芯片是从 12 英寸晶圆上切割下来的,面积越大,单晶圆产出数量就越少。一片 12 英寸晶圆有效面积约 7 万平方毫米,切 200mm² 的桌面 CPU 能出约 300 颗,要是做到篮球大小,整片晶圆连 1 颗都切不出来。更关键的是晶圆缺陷随机分布,芯片面积越大,撞上缺陷的概率就指数级上升,良率暴跌,成本反而会翻几十倍。而且 EUV 光刻机单次曝光的最大面积只有约 858mm²,超过这个尺寸就得多次拼接,工艺复杂度和成本会进一步飙升。
现如今手机、笔记本电脑、台式电脑、服务器使用的CPU是完全不同的!
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但并不代表服务的大CPU成本就比手机的SOC(内含CPU能力)成本更低!因为服务器的CPU可以释放更大的性能,而且对于散热需求也更高。同样为同时运行的程序和应用提供更好的便利!
而且单独论台式机的话,台式机的CPU大小取决于主板大小,有些CPU大有些CPU小,还有双CPU主板,但就算台式机使用的CPU并不大,但CPU的散热占据空间挺大的。
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更核心的是物理层面的信号延迟限制。电信号在硅片中的传播速度约为光速的 50%-70%,3GHz 主频的 CPU 一个时钟周期仅 0.33 纳秒,信号在一个周期内最多只能传播 5-7 厘米。如果芯片做到篮球那么大,信号从一端到另一端的时间远超时钟周期,会导致全局时钟完全无法同步,主频根本拉不上去,性能反而会不升反降。现代大尺寸服务器 CPU 也都是通过分时钟域、流水线设计来缓解这个问题,没法靠单纯做大来提性能。
现如今台式机追求性能,占用空间比较大的是GPU显卡了,而且为了整机和GPU散热,其实内部空间也是布局的密密麻麻的,如果CPU更大可能能让台式机性能更好,但对于散热需求肯定更高!
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但你看笔记本电脑集成的CPU就小了很多,因为集成化了,散热方面也不能那么立体了,所以相对来说性能就可能会因为空间因素大小因素相对比同参数的CPU就差了很多。再到手机CPU就占用空间更小了。
实际不同场景的 CPU 尺寸差异已经很大:手机 SOC 面积约 100mm²,桌面酷睿约 200-300mm²,高端服务器 CPU 最大能到 800mm² 左右,已经逼近单芯片的物理极限。面积越大功耗也越高,桌面 CPU 功耗 100 多瓦,服务器 CPU 可达 300 瓦以上,要是做到篮球大小,功耗会达到几十千瓦,普通散热根本压不住,甚至需要液冷甚至浸没式散热,完全不适合家用场景。
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这样来看,CPU 做小不是为了省空间,是成本、物理、散热三重限制下的最优解。做大不仅不会降低工艺要求,反而成本暴涨、主频暴跌、散热爆炸,性能还不如小芯片。台式机不是没地方放大 CPU,是真的没必要,现在的尺寸才是兼顾性能、成本和体验的黄金平衡点。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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