为什么cpu制程越小,发热越小
人们绞尽脑汁地缩小晶体管(也就是用更小的制程来生产晶体管),目的无非三个,首要的是提高性能、然后是降低成本和降低功耗。
更小的晶体管它们间的电容也更小,可以让开关频率更高,同时,单位面积上可以容纳更多的晶体管,每个核心可以有更多的流水线或者是更多的核心,这些都能有效的提高性能。另外,相同尺寸的晶圆,制程更小的话,制造商可以在晶圆上得到更多的芯片,显然,单个芯片的成本降低了。
那为什么CPU制程越小,发热越小呢?这是因为更小的晶体管其导通电压的需求也会变小(也必须变小),我们知道 功耗P=U^2/R,电压越低,单个晶体管功耗也就越小,发热自然变小了。
这似乎很好理解了,但是……
这似乎很好理解了,但是……
随着制程越来越小,单位面积的功耗可能会变得更高一些,上面说的是动态功耗,而制程越小,晶体管的静态功耗影响会越来越大,甚至达到整体功耗一半以上,现在CPU制程进步缓慢,其实就是功耗带来的困难重重,而业界也没有很好的方案来彻底解决晶体管日益严重的功耗问题,现在一方面尽量降低电压,另一方面从多核心多线程上做文章,不再追求频率的提升,所以目前的CPU多在3-4GHz间徘徊。
第一步,大概理解一下制程是什么
这个就要说到cpu里面最基本的元件了,也就是晶体管,一般叫MOSFET。来个全称吧,Metal,Oxide,Semiconductor,Feld,Effect,Transistor,即金属氧化物半导体场效应晶体管!这个晶体管简单说有三个端口分别是GDS,然后制程的意思就是指D端口到S端口的距离。那现在很明显了,制程就代表距离了。
第二步,生动形象地解释一下你的问题
1.首先,CPU能工作靠的就是电子的运动嘛(相当于电流)。
2.假设现在电子运动要从D端跑到S端。这时候你考虑一下跑步,是不是距离越长,就全身越热,越费力气。。。。。
以上只是定性分析,不是定量哦⊙∀⊙!
3.简单的定量分析一下,初中物理知识
P=I2R
假设电流不变,很明显,距离越长,电阻越大,功率就越大嘛!
附一张晶体管的结构图
为什么CPU的功耗与制程有关
制程越小,单位面积所能集成的晶体管数量越多,性能就越高;Intel在45nm核心上采用了“high-k”工艺,用更高介电常数的金属栅极取代传统的低介电常数(low-k)的二氧化硅栅极,从而大大解决漏电问题。与同频率的65nm工艺相比,45nm high-k可将晶体管转换速度(频率)提高20%,同时转换能耗减少30%,并将漏电降至1/5。
cpu为什么不把体积做大
1. 散热:CPU的工作会产生大量的热量,如果体积太大,散热就会成为一个大问题,可能需要更强的散热系统来维持温度,这会增加成本和功耗。
2. 成本:制造大型CPU需要更多的材料和更复杂的工艺,这会增加制造成本。
3. 性能:尽管体积较大的CPU可能具有更高的性能,但是性能并不是仅由体积决定的,还涉及到架构、制程、频率等多个因素。因此,制造更大的CPU并不一定会带来更好的性能表现。
CPU不把体积做大是因为具有以下几个原因:
1. 散热成本:随着CPU体积的增加,其散热需求也会增加。如果CPU变得过大,需要更多的散热装置来保持稳定运行,这可能会导致制造成本和功耗成本上升。
2. 成本和效率:如果CPU变得过大,将需要更多的材料来制造它,并且由于信号传输距离的增加,还可能导致性能下降。因此,在追求高性能和低成本的同时,CPU的大小需要权衡考虑。
3. 集成度:如今,通过集成电路技术,CPU可以在更小的尺寸内包含更多的晶体管,从而实现更高的集成度和更高的性能。因此,制造商更愿意提高集成度,而不是增加CPU的体积。
因此,CPU的大小取决于多种因素的平衡和优化,而不是单纯追求更大的体积。
纳米工艺越小越好吗
一般来说CPU纳米制程越小越好。
制作工艺越小,功耗和发热量也越小。制作工艺越小,性能也有一定的增强。
相对来说,制造工艺越小性能就越好,内核可以做的更小。但也有例外,就是当年的INTEL90纳米的D系列,性能是提升了,但耗电量也加大了不少
现在不能简单的说intel比AMD好,这其中还涉及到一个性价比问题。
CPU多少纳米指的是什么
CPU是中央处理器(Central Processing Unit),是一台计算机的运算核心和控制核心。它的主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,相当于计算机的大脑。
CPU的纳米数指的是制造CPU或GPU的制程,或指晶体管门电路的尺寸,单位为纳米(nm)。目前主流的CPU制程已经达到了14-32纳米,更高的在研发制程甚至已经达到了3-5nm或更高。
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