Während der Generationen von Prozessoren in den letzten Jahren und mit Ausnahme von AMDMit dem Threadripper haben alle Prozessoren praktisch die gleiche Größe, bis auf wenige Millimeter fast unveränderlich. Wenn Fertigungsknoten bekommen kleiner und kleiner , warum ist das nicht Größe der Prozessoren auch schrumpfen? In diesem Artikel erklären wir, warum Prozessoren so groß sind, weder größer noch kleiner, und welche Ausnahmen es gibt.
Wie Sie wissen, sind Prozessoren, die auch als CPUs bezeichnet werden, wie das „Gehirn“ eines PCs. Alle Informationen, die ausgeführt und verarbeitet werden, durchlaufen Millionen von Transistoren, die unter dem Chip verborgen sind, und da es den Fertigungsknoten jedes Mal gelingt, diese Transistoren kleiner zu machen, ist es normal zu glauben, dass sie auch die Größe der Prozessoren reduzieren könnten, und doch so ist es nicht.
Die Größe der Prozessoren, warum ist es so wie es ist?
Nehmen Sie zum Beispiel eine Intel Core i7-2700K-Prozessor der Sandy Bridge-Architektur, veröffentlicht 2011 unter einer 32-Nanometer-Lithographie. Dieser Prozessor ist 37.5 mm x 37.5 mm groß . Wenn wir es mit einem Comet Lake-Architekturkern i7-10700K vergleichen, haben wir festgestellt, dass er mit 14 Nanometern hergestellt wird und dennoch eine Größe von 37.5 mm x 37.5 mm hat, genau wie der vorherige Prozessor der achten Generation.
Eine wesentlich niedrigere Lithographie (14 gegenüber 32 Nanometern) sollte es dem Hersteller ermöglichen, den Prozessor viel kleiner zu machen, was eine Reihe von Vorteilen bieten würde, wie zum Beispiel:
- Geringere Latenz zwischen internen Komponenten. Wenn ein Chip zu groß ist, kann die Lichtgeschwindigkeits- / Widerstandsverzögerung Zeitprobleme verursachen, die die Latenz erhöhen.
- billigere zu produzieren, indem weniger Rohstoffe darin verwendet werden.
- Höhere Ausbeute pro Wafer . Im Allgemeinen weisen Wafer eine feste Anzahl von Fehlern auf. Je mehr Prozessoren Sie pro Wafer erhalten können, desto rentabler ist die Herstellung, da Sie mehr Prozessoren von demselben Wafer erhalten. Wenn Sie beispielsweise 10 Prozessoren aus einem Wafer herausholen, sind 5 Fehler katastrophal, aber wenn Sie 500 Prozessoren aus einem einzelnen Wafer herausholen, sind 5 fehlerhafte Ausgänge auch nicht so schwerwiegend.
Wenn die Herstellung kleinerer Prozessoren so viele Vorteile bringt, warum machen sie sie dann immer gleich groß?
Wie Sie wissen, nimmt die Dichte der Transistoren jedes Mal erheblich zu, wenn eine neue Prozessorlithographie verwendet wird, die immer abfällt (dh die Transistoren sind kleiner). Nach dem Beispiel von zuvor enthält ein Core i7-2700K 1.160 Millionen Transistoren. Wenn wir über den Core i7-10700K sprechen, obwohl die genaue Anzahl unbekannt ist, müssen es rund 3.8 Milliarden Transistoren sein (mehr oder weniger wie ein Ryzen) 3700X).
Diese Erhöhung der Dichte der im Chip des Prozessors enthaltenen Transistoren ermöglicht eine erhebliche Steigerung des IPC, der Bruttoleistung, der Anzahl der physischen Kerne und der Effizienz (Leistung pro verbrauchtem Watt). Mit anderen Worten, der erste Grund, warum Prozessoren ihre Größe in neuen Generationen nicht verringern, ist die Verringerung der Lithographie wird verwendet, um ihre Leistung zu verbessern .
Der zweite Grund sind Herstellungsprobleme. Intel und AMD haben bereits die „Formen“ einer bestimmten Größe in ihren Fabriken, und die Beibehaltung derselben Prozessorgröße ermöglicht es ihnen, einen großen Teil dessen zu nutzen, was sie bereits im Herstellungsprozess haben, wie z. B. die Leiterplatte oder das IHS ohne weiter gehen. weit, egal wie sehr sich der Würfel intern ändert.
Dieser zweite Grund, die Größe beizubehalten, erstreckt sich auf zwei weitere Gründe: den Größe dauert ebenfalls 3 Jahre. Das erste Jahr ist das sog. Hauptplatine Buchse und die Größe der Temperatur fällt . Wenn jede neue Generation die Größe des Prozessors wesentlich ändern würde (wir sprechen von einer wesentlichen Änderung, nicht ein paar Millimeter, wie dies bereits mehrmals geschehen ist), könnten Motherboard-Hersteller Probleme haben, die Sockel anzupassen, ganz zu schweigen von den Kühlkörperherstellern , die gezwungen wären, ihr gesamtes Design zu überarbeiten, und möglicherweise plattformübergreifende Kühlkörper erhalten würden.
Letzteres bringt uns zum dritten Grund, warum Prozessoren ihre Größe beibehalten: Temperatur . Je kleiner eine elektronische Komponente ist, desto weniger Verlustfläche steht uns zur Verfügung, um die von ihr erzeugte Wärme zu eliminieren. Wenn ein Prozessor zu klein wäre, wäre es schwierig, einen Kühlkörper effizient genug zu bekommen, um seine Wärme abzuleiten, und es würde einige Probleme geben. Daran wird bereits seit Jahren gearbeitet, da die Größe der Prozessoren große Unannehmlichkeiten mit sich bringen kann Ableitung der erzeugten Wärme .
