題主說的不錯。的確,熟悉計算機發展的大多都知道,CPU主頻從2002年底到現在發展幾乎停滯,以極其緩慢的速度在發展,而且超頻能力也沒有怎麼提升!其實最為主要的原因還是工藝限制和功耗。
一工藝。目前CPU基本都是使用CMOS邏輯電路, 而工藝水平的改進使CMOS管延遲減小,也就使每條指令可以在更短的時鐘週期內完成。也就是主頻可以隨工藝加深而得以提高。 CMOS電晶體的溝道長度(也就是平時說的28nm,16nm工藝)越窄,電場強度就越大,CMOS管的開關速度就越快。 但是隨著工藝加深,溝道長度越來難以縮短,也就是說CMOS管的延遲難以再縮小。但是使用者對於速度的追求依然沒有停止,只能透過更復雜的電路設計比如並行運算, 行為預測等來提高晶片效能,這也是為什麼還是要不停的改進工藝,目的就是更小的面積容納更多的電晶體。
二功耗。伴隨著工藝加深, 功耗也越來越大。當執行頻率超過4.5G之後,晶片功耗會急劇增加。因為晶片的設計溫度範圍通常在-40攝氏度至125攝氏度, 由於工藝的加深,單位面積的電晶體數量增加, 單位面積的熱積累就越明顯,而受限於封裝以及降溫成本的考慮,現在幾乎所有的大規模晶片都只能非常苛刻的在意功耗問題。
除去這些因素,隨著工藝加深和時鐘頻率的提升, 其他因素的影響也增加了設計難度,比如 -器件效能隨著溫度電壓漂移嚴重,設計難度增加等等。
誠信互粉,有粉必回!
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