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人們絞盡腦汁地縮小電晶體(也就是用更小的製程來生產電晶體),目的無非三個,首要的是提高效能、然後是降低成本和降低功耗。
更小的電晶體它們間的電容也更小,可以讓開關頻率更高,同時,單位面積上可以容納更多的電晶體,每個核心可以有更多的流水線或者是更多的核心,這些都能有效的提高效能。另外,相同尺寸的晶圓,製程更小的話,製造商可以在晶圓上得到更多的晶片,顯然,單個晶片的成本降低了。
那為什麼CPU製程越小,發熱越小呢?這是因為更小的電晶體其導通電壓的需求也會變小(也必須變小),我們知道 功耗P=U^2/R,電壓越低,單個電晶體功耗也就越小,發熱自然變小了。
這似乎很好理解了,但是……
隨著製程越來越小,單位面積的功耗可能會變得更高一些,上面說的是動態功耗,而製程越小,電晶體的靜態功耗影響會越來越大,甚至達到整體功耗一半以上,現在CPU製程進步緩慢,其實就是功耗帶來的困難重重,而業界也沒有很好的方案來徹底解決電晶體日益嚴重的功耗問題,現在一方面儘量降低電壓,另一方面從多核心多執行緒上做文章,不再追求頻率的提升,所以目前的CPU多在3-4GHz間徘徊。
第一步,大概理解一下製程是什麼
這個就要說到cpu裡面最基本的元件了,也就是電晶體,一般叫MOSFET。來個全稱吧,Metal,Oxide,Semiconductor,Feld,Effect,Transistor,即金氧半導體場效應電晶體!這個電晶體簡單說有三個埠分別是GDS,然後製程的意思就是指D埠到S埠的距離。那現在很明顯了,製程就代表距離了。
第二步,生動形象地解釋一下你的問題
1.首先,CPU能工作靠的就是電子的運動嘛(相當於電流)。
2.假設現在電子運動要從D端跑到S端。這時候你考慮一下跑步,是不是距離越長,就全身越熱,越費力氣。。。。。
以上只是定性分析,不是定量哦⊙∀⊙!
3.簡單的定量分析一下,初中物理知識
P=I2R
假設電流不變,很明顯,距離越長,電阻越大,功率就越大嘛!
附一張電晶體的結構圖