E X P
正努力加载中…
  • 编辑
  • 评论
  • 标题
  • 链接
  • 查错
  • 图文
  • 拼 命 加 载 中 ...

    半导体的支持工艺和CPU的性能关系就大了,它关系到CPU内能塞进多少个晶体管,还有CPU所能达到的频率还有它的功耗,1978年Intel推出了第一颗CPU——8086,它采用3μm(3000nm)工艺生产,只有29000个晶体管,工作频率也只有5MHz,而现在晶体管数量最多的单芯片CPU应该是Intel的28核Skylake-SP Xeon处理器,它拥有超过80亿个晶体管,而频率最高的则是Core i9-9900K,最大睿频能到5GHz,他们都是用Intel的14nm工艺生产的。


    Intel 14nm工艺在性能、功耗方面继续改进

    CPU的生产是需要经过7个工序的,分别是:硅提纯,切割晶圆,影印,蚀刻,重复、分层,封装,测试, 而当中的蚀刻工序是CPU生产的重要工作,也是重头技术,简单来说蚀刻就是用激光在硅晶圆制造晶体管的过程,蚀刻这个过程是由光完成的,所以用于蚀刻的光的波长就是该技术提升的关键,它影响着在硅晶圆上蚀刻的最小尺寸,也就是线宽。

    现在半导体工艺上所说的多少nm工艺其实是指线宽,也就是芯片上的最基本功能单位门电路的宽度,因为实际上门电路之间连线的宽度同门电路的宽度相同,所以线宽可以描述制造工艺。缩小线宽意味着晶体管可以做得更小、更密集,而且在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆,于是成本降低了

    更先进半导体制造工艺另一个重要优点就是可以提升工作频率,缩减元件之间的间距之后,晶体管之间的电容也会降低,晶体管的开关频率也得以提升,从而整个芯片的工作频率就上去了。

    另外晶体管的尺寸缩小会减低它们的内阻,所需导通电压会降低,这代表着CPU的工作电压会降低,所以我们看到每一款新CPU核心,其电压较前一代产品都有相应降低。另外CPU的动态功耗损失是与电压的平方成正比的,工作电压的降低,可使它们的功率也大幅度减小。

    另外同种工艺的概率也是相当重要的,Intel自2015年14nm工艺投产以来已经发展到了第三代,Intel一直在改进工艺,在不提升功耗的情况不断提升性能,14nm++工艺比初代14nm工艺性能提升26%,或者功耗降低52%。

    实际上AMD Ryzen处理器现在所用的12nm工艺本质上也只是GlobalFoundries的14nm工艺的改良版,也就是原计划的14nm+,晶体管密度并没有提升,但在性能方面有所改善,最高工作频率提升了250MHz,而同频下Vcore下降了50mV。


    多年前Intel对自家半导体工艺的进展预期,此处应该有个滑稽的表情

    总的来说半导体工艺是决定各种集成电路性能、功耗的关键,线宽的缩小晶体管密度得以提升从而降低了成本,其次就是晶体管频率提高,性能提升而功耗降低。

    ×
    热门文章
    1超能课堂(223):手机内存都已经16GB了,PC的8GB内存还够用吗?
    2华为发布2020款MateBook X Pro:1TB固态仅需加价3000元
    3多项收费“吃相难看”、安卓/iOS价格歧视……11家音视频网站被约谈
    4Zen 3桌面版,代号Vermeer的Ryzen 4000系列可能会在九月份登场亮相
    5华为2020款Matebook X Pro默默升级到十代处理器,首发还优惠卖
    6联发科处理器被抓跑分“作弊”:P95性能比天玑1000L还高
    7Fractal Design推出Celsius+系列一体式水冷散热器,全面升级ARGB
    8联发科、三星或将成为华为5G基带芯片供应商
    9SK海力士推出PE8000系列企业级低功耗PCIe 4 SSD
    已有 5 条评论,每一条合规评论都是对我们的褒奖。
    • 游客 2019-04-03 03:29

      Elwin 教授

      这个问题很难说,频率天花板在条件允许的情况下其实能高一点的,但是很多时候被人为的干扰了,比如牙膏u,比如单纯的缩小面积节省成本,做薄pcb等等,就出现新不如旧的情况。另一方面在非天花板的情况下,好处也是看得见的,比如电压更低,同时在额定tdp的范围内频率可以定的更高。
      2019-04-02 21:18 已有2次举报
    • 支持(5)  |   反对(2)  |   举报  |   回复
    • 量子隧道效应Quantum tunnelling effect

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      5#

    • QQ23870862终极杀人王 2019-04-02 23:07

      越先进越快

      已有3次举报

      支持(0)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      4#

    • Elwin教授 2019-04-02 21:18

      游客

      纳米数越小越能超频已经是45nm以前的老黄历了,现在的纳米工艺越小,超频能力不下降都谢天谢地了 ...
      2019-04-02 20:12
    • 支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复
    • 这个问题很难说,频率天花板在条件允许的情况下其实能高一点的,但是很多时候被人为的干扰了,比如牙膏u,比如单纯的缩小面积节省成本,做薄pcb等等,就出现新不如旧的情况。另一方面在非天花板的情况下,好处也是看得见的,比如电压更低,同时在额定tdp的范围内频率可以定的更高。

      已有2次举报

      支持(5)  |   反对(2)  |   举报  |   回复

      3#

    • 游客 2019-04-02 20:12

      纳米数越小越能超频已经是45nm以前的老黄历了,现在的纳米工艺越小,超频能力不下降都谢天谢地了 ...

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      2#

    • Elwin教授 2019-04-02 17:34

      没啥必然关系,或者说厂家往往不愿意朝个人用户意愿方面去发展。工艺换代,最直观的变化是可以缩小芯片物理尺寸,同样的面积能塞更多晶体管进去,至于多塞的干什么用就不是我们说了算了。实际上由于单个晶体管变小,同面积下通过的电流还更大呢,发热也更高。

      支持(5)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      1#

    我来评论
    为你推荐