Tijdens het generaties processors in de afgelopen jaren en met uitzondering van AMD's Threadripper, alle processors hebben praktisch dezelfde grootte, bijna onveranderlijk op enkele millimeters na. Als fabricageknooppunten kleiner en kleiner , waarom is de grootte van de processors ook krimpen? In dit artikel gaan we uitleggen waarom processors de grootte hebben die ze zijn, niet groter noch kleiner, evenals de uitzonderingen die er zijn.
Zoals u weet, zijn processors, ook wel bekend als CPU's, als het "brein" van een pc. Alle informatie die wordt uitgevoerd en verwerkt gaat door de miljoenen transistors die verborgen zijn onder de chip, en aangezien elke keer dat de fabricageknooppunten erin slagen om deze transistors kleiner te maken, is het normaal om te denken dat ze ook de grootte van de processors zouden kunnen verkleinen, en toch is het niet zo.
De grootte van de processors, waarom is het zoals het is?
Neem bijvoorbeeld een Intel Core i7-2700K-processor van Sandy Bridge-architectuur, uitgebracht in 2011 onder een lithografie van 32 nanometer. Deze processor is 37.5 mm x 37.5 mm groot . Als we het vergelijken met een Comet Lake-architectuur Core i7-10700K, hebben we dat het is vervaardigd op 14 nanometer en toch is de afmeting 37.5 mm x 37.5 mm, precies hetzelfde als de vorige acht generatie processor.
Met een aanzienlijk lagere lithografie (14 versus 32 nanometer) zou de fabrikant de processor veel kleiner moeten kunnen maken, wat een aantal voordelen zou opleveren, zoals:
- Lagere latentie tussen interne componenten. Wanneer een chip te groot is, kan de vertraging van de lichtsnelheid / weerstand timingproblemen veroorzaken die de latentie vergroten.
- goedkopere te produceren, door er minder grondstoffen in te gebruiken.
- Hogere opbrengst per wafel . Over het algemeen hebben wafers een vast aantal defecten. Hoe meer processors u per wafer kunt krijgen, hoe winstgevender het is om te produceren, omdat u meer processors uit dezelfde wafer haalt. Als u bijvoorbeeld 10 processors uit een wafer haalt, is 5 fout gaan catastrofaal, maar als u 500 processors uit een enkele wafer haalt, is 5 defect gaan ook niet zo ernstig.
Dus als het maken van kleinere processors zoveel voordelen met zich meebrengt, waarom blijven ze dan dezelfde grootte maken?
Zoals u wel weet, neemt de dichtheid van transistors aanzienlijk toe telkens wanneer ze een nieuwe processorlithografie gebruiken, die altijd naar beneden gaat (dat wil zeggen, de transistors zijn kleiner). In navolging van het eerdere voorbeeld heeft een Core i7-2700K 1.160 miljoen transistors erin, terwijl als we het hebben over de Core i7-10700K, hoewel het exacte aantal onbekend is, het ongeveer 3.8 miljard transistors moet zijn (min of meer zoals een Ryzen 3700X).
Deze toename van de dichtheid van de transistors in de chip van de processor maakt het mogelijk om de IPC, de brutoprestaties, het aantal fysieke kernen en de efficiëntie (prestatie per verbruikte watt) aanzienlijk te verhogen. Met andere woorden, de eerste reden dat processors hun omvang niet zien verkleinen in nieuwe generaties, is de vermindering van lithografie wordt gebruikt om hun prestaties te verbeteren .
De tweede reden is vanwege fabricageproblemen; Intel en AMD hebben al de "mallen" van een bepaalde grootte in hun fabrieken, en door dezelfde processorgrootte te behouden, kunnen ze profiteren van een groot deel van wat ze al in het productieproces hebben, zoals de PCB of de IHS zonder verder gaan. ver, ongeacht hoeveel de dobbelsteen intern verandert.
Deze tweede reden om de grootte te behouden, strekt zich uit tot twee extra redenen: de grootte van de moederbord stopcontact , en de grootte van de heatsinks . Als elke nieuwe generatie de grootte van de processor substantieel zou veranderen (we hebben het over een substantiële verandering, niet een paar millimeter zoals al verschillende keren is gebeurd) zouden moederbordfabrikanten problemen kunnen krijgen met het aanpassen van de sockets, om nog maar te zwijgen van fabrikanten van koellichamen , die gedwongen zouden worden om hun hele ontwerp te vernieuwen, en zouden kunnen eindigen met multi-platform compatibele heatsinks.
Dit laatste brengt ons bij de derde reden dat processors hun grootte behouden: temperatuur- . Hoe kleiner een elektronische component is, hoe minder dissipatie-oppervlak we zouden hebben om de warmte die het genereert af te voeren. Als een processor te klein was, zou het moeilijk zijn om een koellichaam te krijgen dat efficiënt genoeg is om zijn warmte af te voeren, en er zouden nogal wat problemen zijn. Dit is in feite iets waar al jaren aan wordt gewerkt, want de grootte van de processors kan voor grote ongemakken zorgen als het gaat om het afvoeren van de gegenereerde warmte .
