プロセッササイズ：なぜ小さくないのか

ご存知のように、CPUとも呼ばれるプロセッサは、PCの「頭脳」のようなものです。 実行および処理されるすべての情報は、ダイの下に隠された何百万ものトランジスタを通過します。製造ノードがこれらのトランジスタを小さくするたびに、プロセッサのサイズも縮小できると考えるのが普通です。しかし、それはそうではありません。

プロセッサのサイズ、なぜそれがそうであるのですか？

たとえば、 インテル Sandy Bridgeアーキテクチャのコアi7-2700Kプロセッサ。2011年に、32ナノメートルのリトグラフでリリースされました。 このプロセッサは サイズ37.5mm x 37.5mm 。 コメットレイクアーキテクチャコアi7-10700Kと比較すると、14ナノメートルで製造されているにもかかわらず、サイズは37.5 mm x 37.5 mmで、前のXNUMX世代プロセッサーとまったく同じです。

リソグラフィが大幅に低い（14ナノメートル対32ナノメートル）ことで、製造業者はプロセッサをさらに小さくすることができ、次のような多くの利点が得られます。

• 低レイテンシ 内部コンポーネント間。 チップが大きすぎる場合、光速/抵抗の遅延により、タイミングの問題が発生し、レイテンシが増加する可能性があります。
• 安いです 少ない原材料を使用して製造します。
• ウェーハあたりの歩留まりが高い 。 一般に、ウェーハには決まった数の欠陥があります。 同じウェーハーからより多くのプロセッサーを入手できるため、ウェーハーごとに入手できるプロセッサーの数が多いほど、製造の収益性が高くなります。 たとえば、ウェーハから10個のプロセッサを取得した場合、5個のプロセッサが故障した場合は致命的ですが、500個のウェーハから5個のプロセッサを取得した場合、XNUMX個のプロセッサの不良はそれほど深刻ではありません。

では、より小さなプロセッサを作ることで多くの利点がもたらされるのであれば、なぜそれらを同じサイズにし続けるのでしょうか？

ご存知のように、彼らが新しいプロセッサリソグラフィを使用するたびに、それは常に低下します（つまり、トランジスタは小さくなります）、トランジスタの密度は大幅に増加します。 前の例に続いて、Core i7-2700Kには内部に1.160億7万個のトランジスタがありますが、Core i10700-3.8Kについて説明すると、正確な数は不明ですが、約3700億個のトランジスタ（Ryzenとほぼ同じ）でなければなりません。 XNUMXX）。

このプロセッサのダイ内に含まれるトランジスタの密度の増加により、IPC、総パフォーマンス、物理コアの数、およびその効率（ワットあたりのパフォーマンス）を大幅に向上させることができます。 言い換えれば、プロセッサが新世代でそのサイズが縮小されないのを見る最初の理由は、リソグラフィーの削減が 彼らのパフォーマンスを向上させるために使用されます .

XNUMX番目の理由は、製造上の問題です。 IntelとAMDはすでに特定のサイズの「モールド」を工場に持っており、同じプロセッササイズを維持することで、PCBやIHSなどの製造プロセスですでに持っているものの大部分を利用することができます。さらに先へ。 これまでのところ、サイコロが内部でどれだけ変化しても、

サイズを維持するこのXNUMX番目の理由は、XNUMXつの追加の理由に拡張されます。 サイズ マザーボード ソケット 、およびのサイズ ヒートシンク 。 新しい世代ごとにプロセッサーのサイズを大幅に変更する場合（ここでは、数回のように数ミリメートルではなく、大幅な変更について話している）、マザーボードメーカーは、ヒートシンクメーカーは言うまでもなく、ソケットの適合に問題が生じる可能性があります。 、その設計全体を刷新することを余儀なくされ、最終的にマルチプラットフォーム互換のヒートシンクになる可能性があります。

後者は、プロセッサーがそのサイズを維持するXNUMX番目の理由をもたらします。 温度 。 電子部品が小さければ小さいほど、発生する熱を排除するために利用できる放熱面が少なくなります。 プロセッサーが小さすぎると、放熱を行うのに十分な効率のヒートシンクを得ることが難しくなり、かなりの数の問題が発生します。 実際、これは何年にもわたってすでに取り組んできたものです。なぜなら、プロセッサのサイズは、それに関して非常に不便になる可能性があるからです。 発生した熱を放散 .