为什么CPU要提高密度,而不是增大面积?

发布时间:2022-02-24 / 作者:清心寡欲


通过增大芯片面积,让一个芯片中可以放下更多的晶体管,以此达到提性能的目的。其实乍看之下是可行的,但实际上这样做弊端很多,远不如提高密度来得好。

首先要知道芯片是怎么制造的。实际上要想制造芯片就需要先将单晶硅棒进行抛光和切片处理,最终形成晶元。而每一片晶元都需要经过掺杂、光刻等步骤后才能形成芯片。而成品的晶元如下图所示,其中一小块一小块的正方形我们称之为die,即未封装的芯片。



那么如果晶元的尺寸不变,只是增大单个芯片的大小会得到什么结果呢?首先就是同一片晶元中芯片个数变少。当CPU面积增大后,同大小的一片晶元中包好的芯片个数就会从16变成4再到1,最终导致制造成本提高。此外,在芯片制造中由于灰尘或者切割或工艺等问题,会使同一片晶元中若干区域损,造成芯片报废,最终导致良品率变差。




如果我们同时增大芯片大小和晶元的尺寸呢?这样还是不可行的。毕竟晶元面积的增长速度较慢,如果不进行晶体管尺寸缩小,仅仅依靠晶元变大,那么半导体发展将远远的落后于摩尔定律。



而选择提高密度呢?那么不仅能够降低成本,还可以提高良品率。此外,每一代新工艺节点,晶体管的沟道长度L变小。沟道长度变小后,晶体管有更快的反应速度,更低的控制电压。也就是说,相较于增大CPU面积,提高密度的优势更为明显,除了降低成本和提高良品率之外,还可以提高频率,并降低电压,使CPU的功耗大幅度减少。


声明:本媒体部分图片、文章来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系QQ:330946442删除。

猜您喜欢