可以通過增加芯片面積放更多元件提升性能嗎?

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首先要了解到底是什麼決定了芯片的性能。

在解答這個問題之前,我們首先要了解一款芯片的構造,其實一款芯片從最底層上來說都是由一個個晶體管構成,每個晶體管其實就是一個電路開關,只有“OPEN”和“OFF”兩種狀態,對應的就是機器語言中的0和1(與非門),如果大家有一定編程基礎的話這就很像是編程語言中IF和else的作用,而芯片之所以能夠具備計算能力其實就是源自與此。

那麼晶體管和性能之間到底有什麼關係呢?

我們可以來做一個形象的比喻,假設說我們把一塊芯片看做是富士康,那麼所處理的數據就可以看做是一臺臺的蘋果手機,而晶體管其實就是富士康中流水線上的工人,那麼在分配合理,設備完善的前提下,工人的數量越多其蘋果手機的產量當然就會越高了(所以每年在蘋果新機發售之前富士康都會大量的招工),反應到芯片上面就是單位時間處理的數據會更多而且也更快。

所以說晶體管數量和芯片的性能是呈正相關的關係或者說是呈決定性的關係的,而芯片廠商提升製程工藝的本質就是為了在相同的面積下放入更多的晶體管。

再往深一層次上來講,晶體管數量越多,其同一時刻所能處理的數據就越多;晶體管體積越小其內阻就越低,功耗就越低;晶體管離得越近電容就會越低,信息傳遞的速度就越快,處理的頻率就會越高。所以說,一款芯片的晶體管數量,體積以及間距就是決定整個芯片性能最重要的三劍客。


蘋果A系列處理器性能強悍就和芯片面積有很大關係

根據國外知名拆機機構Techinsights的數據來看,蘋果最新的A13處理器的IC封裝面積達到了驚人的98.31平方毫米,比上一代蘋果A12處理器提高了18.27%。

作為參考,同時期同樣沒有內置基帶的驍龍865處理器則只有72平方毫米(麒麟990由於內置5G基帶所以面積較大,達到了113.31平方毫米)可以看到A13處理器在面積上是遠高於高通驍龍865的。那麼在製程接近的情況下,A13的面積越大就可以容納更多的晶體管,所以在性能方面蘋果A13當然要強於驍龍的865,實際表現也確實如此。

那麼芯片面積是不是越大越好呢?當然不是

英特爾歷代處理器晶體管數量變化情況

芯片的面積越大雖然可以容納更多的晶體管,理論上可以提升數據的處理器能力,但是也同樣會因為面積過大而導致晶體管之間距離過長從而導致信息處理延遲的問題(AMD一代Ryzen系列處理器就存在這個問題,核心夠多但是延遲較高,綜合使用體驗也並不理想),所以芯片廠商在進行IC設計的時候都不會單純的以增加晶體管的數量來達到提升性能的目的。

並且芯片面積做大的太大,對於外置容器以及生產方面都會造成比較大的影響,因為容納芯片的外部空間的面積就那麼大,如果芯片做的特別大你讓其他元器件如何排列呢?而且不光如此,這還牽扯到在切割圓晶時的一些材料利用率的問題(芯片做的越大,圓晶的消耗量就越大,成本會大幅提升)。

所以總的來說,目前業界最好的解決方案就是通過提升芯片的製程工藝,讓芯片在保持體積基本不變的前提下通過減少晶體管的面積來增加晶體管數量,進而減少晶體管之間的距離,從而提升整體的性能,單純的提高芯片的面積是不太明智的做法。


end 希望可以幫到你

小伊評科技


答案是能!

一、芯片的性能一定程度上由晶體管的多少決定的

我們知道在計算要運算中主要是0、1這些,通過晶體管的開、關兩種狀態來對應的。所以晶體管的數量越多,那麼能同時計算的東西就越多,理論上計算能力就越強,也就是性能越強。

所以芯片強不強,首先要看晶體管究竟多不多,這也是為什麼華為發佈芯片時,會說自己有多少晶體管的原因之一,因為晶體管多,就一定程度上代表芯片強了。

二、芯片面積大小,由晶體管決定,也由製造工藝決定

前面已經講過了,芯片最終看晶體管有多少,而晶體管的大小基本是不變的,那麼晶體管越多,自然性能也就越強,如果同樣的工藝下,要想塞進去更多的晶體管,自然面積就會變大。

所以結論是,通過增加芯片面積,來塞入更多的晶體管,是能夠帶來芯片性能的提升的。

但另外一方面,面積增加,原材料的使用就變多了,成本就增加了,所以就要提高芯片製造工藝,製造工藝提升之後,這樣同樣面積,能夠塞進去的晶體管就變多了,性能自然也就變強了。


互聯網亂侃秀


工藝的提升何止挺升性能並且降低消耗發熱條件!

每提升一點工藝,意味著同等消耗電量,增加多一個核心運算深圳多個!核心是以倍數來計算!

原本單核心是8*8*8為一核心完成一個邏輯計算,在加上運算符控制部份,仿真語法部份,轉碼模塊部為總數為2萬*2萬*2萬*(8*8*8)這是一個單核內部總線路有那麼多,一共2多個晶體管!預留擴展增加為100條線路通訊,擴展部份又叫萬能空間,我們所有編程語言,芯片引腳控制都來自於擴展部份停供,內核是無法控制,內核控制如果別人開放權限的話可以直接使用物理編程,不需要任何編程軟件!

那麼增加一個核心就要增加一倍的數量,原本單個核心2萬個晶體管擴展那些可以無限增加,現在就必須用到4萬個晶體通用擴展不變!那麼3核就是8萬,4核16萬,類推下去!你們以為只有8萬,16萬,那為什麼會有上億顆十億核呢?這個主要是擴展部份,擴展部份要多少有多少,所以擁有上億顆,因為是萬能的所以是可以編輯,內核是不可以編輯!

那麼無論次數多大但消耗是對等的,單核心消耗與雙核一樣所以就明顯出來就不多說!

雖然工藝的提升,但越細它的抗穩抗壓就越低,這是唯一缺點不利於軍事化工業化芯片,一般用於民用版!有的時候軍用的芯片還用到1微米到500納米之間,主要是考慮到抗壓抗高溫耐腐蝕,所以低於500納米以下是不可能用於軍事,除非材料突破,不緊要抗高壓高溫耐腐蝕還要導電性的敏銳度!所以說軍事與工業不會採用100納米以下工藝!

你們會發現500納米的芯片的價格高達幾十萬美金一塊,工業上也要1000多美金左右,耗電又大,但別人20年之內持續運行都會有問題出現壞的情況!這就是差距,不是工藝越低越值錢嗎?這個不一定要看環境與材料決定!軍工芯片是超頻電壓高達上萬伏不等單耗電我們都交不起,國家可不要錢這是差距!單核速度比我們四核還要快,畢竟是超頻溫度達到將近1000度高溫運行,所以要幾十萬美刀!

將來突破材料關鍵技術可能軍用會用到14納米制程工藝!

民用都是家用不考慮這些!


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