Почему процессоры такие маленькие?

    Я врать не буду, меня подтолкнул к написанию топика этот Q&A. Вопрос, о котором я тоже когда-то задумывался.
    Коротко опишу почему всё-таки современные процессоры такие маленькие:
    UPD. Комментарии, как часто бывает на хабре, вышли даже интереснее чем топик. Советую.

    Первое что приходит на ум — мобильные системы. Опрос знакомых показал, что большинство из них считает, что уменьшение процессора спровоцировано именно мобильными телефонами, ноутбуками и прочим. Но почему же тогда и в серверах процессоры не на пол-платы?
    Второе — экономия материала — мнение моего друга-гуманитария. Он, кстати, частично прав.
    На основной вопрос нам любезно отвечает holyorb2(Курсивом — мое пояснение):
    • Меньший технологичный процесс делает меньшие детали внутри процессора. Тут надо обьяснить в чем крутота маленьких деталей: увеличивается скорость переключения транзисторов за счет возрастания так называемого тока активности
    • Меньше потребление энергии. Тут вопрос не столько «жалко энергии», а проблема отвода такого громадного количества тепла с маленьгого кусочка кремния. Поясню: меньшее количество напряжения = меньшее количество тепла. Вполне логично что с маленького кусочка 5 кДжоулей отвести сложнее чем с большого, но 2кДжоуля с 65нм отвести легче чем 5кДж с 90нм. Немного утрирую что бы донести основную мысль.
    • И одно из важнейших замечаний от CKOPOBAPKuH: а ещё, при тактовой частоте 3ГГц свет (и электромагнитное взаимодействие) успевает распространиться на расстояние 10 сантиметров.
      но поскольку взаимодействие распространяется по процессору не напрямик, а по сложным траекториям, то максимально допустимый размер процессора будет не 70x70 mm, а меньше.
      размер, например, Xeon'а — 42.5mm x 45mm. это в корпусе. размеры самой микросхемы — примерно 16x16mm. и это практически предел.


    Собственно это — основные причины. Кроме них могу еще указать понижение отбраковки на более тонком техпроцессе, что тоже играет важную роль.
    Надеюсь вам была интересна эта маленькая статья.
    А цель её — прикольная информация о том, о чем мало кто задумывался и поднятие кармы у таких ребят как CKOPOBAPKuH и holyorb2. Хабрачеловек, не поскупись, ребята этого заслуживают.

    Upd.2 Не сочтите за наглость, но молчать не могу: очень сильно прошу за хабрачеловека vladson — он оставил толковый комментарий в Q&A, который я обошел вниманием и при личном общении пообещал опубликовать пост на схожую тематику — более глубокий и очень интересный. К тому же не могу не заметить, что пусть карма у него и низкая — сейчас он очень много времени тратит на Q&A и комментарии, что бы выбраться обратно. Спасибо заранее :)
    Share post
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 127

      0
      Спасибо, стало чуть-чуть понятнее:)
        +2
        Ну с этим вопросом разобрались, теперь меня будет мучить вопрос «почему никто не пытается сделать процессоры шире но тоньше ?» =)
          0
          слишком большая площадь будет заниматься соединительными элементами, так-то
            0
            Наоброт, все идет к созданию 3х мерных процессоров
              +2
              Эти «3D» транзисторы — маркетинг, они «3-gate», а не 3D.
              3-gate значит что затвор с трех сторон канала, а не с одной.

              С точки зрения трехмерности они не более трехмерны чем и старые унылые 45-65нм транзисторы — там структура была тоже достаточно высокая и сложная.
              0
              Задавал такой же вопрос лектору в университете, на что получил хороший ответ: «Для того, чтобы пластина не была слишком хрупкой».
              Сделать толщиной с бумажный лист — фигня. А вот попробуй такую пластину перенести автоботом с одной операции на другую, чтобы не получить дефектов кристаллической решетки при механической нагрузке.
                +6
                >>перенести автоботом
                а десептиконом? :)
                  +4
                  Я не знаю, что это такое %)
                  0
                  Просто будет меньше процессоров на пластине. Не думаете же вы, что каждый процессор выращивают на своей.
                    +1
                    Вы уверены, что правильно поняли мной написанное?
              0
              Хорошая статья, но нужно учесть что не только процессоры хотят сделать меньше, но и многое другое, особенно в электронике, сейчас время такое.
                +4
                ага, щас, время, какое бы нибыло время пенисы всегда пытаются увеличить
                  0
                  Не увеличить, а приблизить к оптимальному размеру. Люди с 30-см концами тоже по-своему несчастны — редкая женщина согласится встретиться более одного раза…
                    +4
                    По своему опыту могу сказать, что при правильной технике все ок ;-)
                      +10
                      Так вот какая ты, редкаяя жена (:
                    0
                    И сиськи)
                  +1
                  Скорее не понижение отбраковки, а количество полученных рабочих кристаллов с одной пластины кремния. Процент годных может быть и меньше, но в штуках — больше :)
                    0
                    Отбраковка сейчас не главное — на современных процессорах есть «запасные» структуры, особенно в кеше — если линия кеша битая выходит — вместо неё активируется запасная, и никто ничего не замечает.

                    Размер чипа ограничем скорее окном степпера — примерно ~2.5x2.5 см, соответственно такие чипы мы и видим в видеокартах. Центральные процессоры соответственно тоже можно было бы делать такого размера (и даже чисто за счет бОльшего кеша, который не снижает процент выхода годных получить прирост производительности), но зачем, если пипл и так хавает — конкуренции пока не достаточно.
                    +20
                    Очень важная причина технологическая — чем меньше площадь кристалла тем меньше брака и больше выход годных.

                    Условно говоря, есть круглая пластина кремния, на которой до разрезки 1000 готовых кристаллов-процессоров.

                    Если объяснять на пальцах и очень условно:

                    По техническим условиям у нас при обработке в воздухе мало пыли, но несколько пылинок, допустим 100 — есть. И они равномерно упадут на пластину. И выведут из строя 100 процессоров. То есть 10% брака.

                    А если размер кристалла большой, и на пластину помещается только 200 процессоров, то 100 пылинок выведут из строя те же 100 кристаллов, но процент брака будет уже 50%.

                    Такие дела.
                      +5
                      Ну здесь логически можно предположить, что из-за того, что процессоры больше — больше вероятность того, что 1-2 и более пылинок попадут на один процессор. Так что не 50%, а меньше.
                        +3
                        И тем не менее. Перейдите в предел 1 пластина — 1 чип, и всё встанет на свои места.
                          +2
                          Естественно, в реальности всё несколько сложнее. При желании можно построить математическую модель, которая будет достаточно точно описывать распределение дефектов по кристаллам на пластине.

                          Я же просто попытался для простоты описать предельно упрощенный случай.

                          Кстати, подобные дефекты — одна из причин того что полноразмерные матрицы для фотоаппаратов так дорого стоят. Если делать матрицу расмером с нормальный пленочный кадр, то у неё будет очень хорошая чувствительность, но зато большое количество брака при производстве.
                          0
                          Простое загрязнение не так страшно для современной технологии.
                          Вот пространственная неравномерность процесса — это гораздо серьезнее, и тут маленькие размеры немного помогают.
                        • UFO just landed and posted this here
                            +2
                            Все описаное палки о двух концах.
                            Можно вспомнить что меньший техпроцесс ведет к уменьшению стенки диэлектрика, откуда появляются паразитические токи, они главный враг процессора.
                            Так же меньший техпроцесс ведет к тому что приходится сильно менять архитектуру процессора, и чем меньше тем сильнее приходится менять, в силу разного размера атомов проводящего металла и диэлектрика.
                            Меньшее потребление энергии вообще напрямую с техпроцессом не связано.

                            Главная же цель — экономическая, остальное все ерунда. Банально дешевле делать процессоры по меньшему техпроцессу. С одной 350-450мм платы выходит больше камней. Переоборудование фабрики с одного 350мм пластин на 450мм стоит постройки двух 350мм фабрик. Поэтому переходят очень нехотя и стараются больше уделять внимания техпроцессу и качеству выхода.
                              +2
                              Паразитная емкость — враг номер 2 (1?) процессоров. Именно она определяет максимальную частоту работы транзисторов процессора. Меньший техпроцесс дает меньшую емкость, что позволяет включить процессор на большей частоте с допустимым рассеиванием мощности.
                                0
                                Слышал звон…

                                Нет 350 мм пластин.
                                Есть 300 мм.

                                Фабрик под 450 мм процесс не существует, так что говорить, насколько они будут дороже — сильно рано.
                                Наверняка — более, чем в 2 раза.
                                    –1
                                    И к чему ссылка?
                                    Там же написано ровно то же самое, что я уже сказал.
                                    Новая фабрика Интела будет когда-нибудь работать с 450мм пластинами.
                                    Линия 16, которую у меня под окнами строят, тоже будет с ними работать, но после перевооружения, лет через 7-8, не раньше.

                                    А сейчас для 450мм даже стандарт до конца не сделан, о чем тут говорить, о каком «переходе»?

                                    Почитайте что-то EETimes по теме, там регулярно появляются статьи по теме (разного качества, но но люди хоть немного в предмете разбираются).
                                      –1
                                      А где я написал что уже есть 450мм фабрики? Я написал лишь стоимость перехода к ним. EETimes, Fudzilla читаю каждое утро.
                                      В чем претензия? В опечатке 350мм вместо 300мм?
                                        –1
                                        «Переоборудование фабрики с одного 350мм пластин на 450мм стоит постройки двух 350мм фабрик.»

                                        Это не так, реальную стоимость еще невозможно оценить.

                                        «Поэтому переходят очень нехотя и стараются больше уделять внимания техпроцессу и качеству выхода.»

                                        Невозможно перейти на технологию, которой еще нет.

                                        Вот это было бы ближе к правде:
                                        «Поэтому разработка технологических стандартов и оборудования для 450мм технологии идет медленно, и срок ее введения в эксплуатацию все время переносится»
                                          –1
                                          Расслабься, это коментарий. Это не топик.
                                          Я не ставил себе цели соблюсти полную информационную точность всех аспектов моего коментария, а лишь показал в целом наиболее важные, на мой взгляд места.
                                          Если кому-то после этого стало интересно и он пробежался по ссылкам в гугле за пруфами, то я рад.
                                          Если же кто-то просто решил чуть уменьшить энтропию, сфере где его познания поверхностны, то мелкие не точности не изменили бы в его представлении ничего. Для этого человека нет разницы в том 300 ли имллиметров или 350, ему важно общее представление. Этому предствлению я не противоречил.

                                          Да описался, в таком случае можно было просто поправить одной цифрой «300», ответом на комментарий, а не прокачавать свой ЧСВ на первом попавшемся. Выглядит это именно так.
                                            0
                                            Вот в том-то и проблема, что никто никуда обычно не пробежится, а просто положится на слово очередного комментатора из разряда «я немного в теме».

                                            350-300 это не проблема, а вот дальнейший пассаж про 450мм технологию — просто неправильный или как минимум спорный.
                                            И если уж браться рассуждать на какую-то тему, то сначала надо в ней немного разобраться.
                                            На ошибки я указал выше.

                                            PS
                                            У меня работа способствует повышению чсв, так что тут я пишу, чтобы энтропия не повышалась от неверного знания, а понижалась.
                                +19
                                — Бабушка! А почему у тебя процессоры такие большие?
                                — Чтобы лучше грели, внученька.
                                  +1
                                  Но с увеличением размера, площадь с которой тепло рассеивается тоже увеличивается.
                                    0
                                    Кстати, замечание о скорости света — это не обязательно факт. У того же Intel есть проект SCC, который является здоровенным (по современным меркам) чипом — секрет в том, что это кластер на чипе, а не система с общей памятью, где важны общие шины. Просто в чипе может быть куча часовых доменов, сигнал не обязательно должен за такт иметь возможность по всему чипу пройти.
                                      +2
                                      Эта «технология» родилась (скорее всего раньше, но я именно про х86) ещё во времена 486-ых когда появился кеш и умножение частоты. По сути материнская плата работает как с простым процессором, а внутри (в случае с i80486DX2 и DX4) целый компьютер в два/четыре раза быстрее у которого есть своя оперативка (она же кеш) и который (маскируясь под обычный процессор) получив данные от материнской платы обрабатывает их и посылает результат.
                                        0
                                        В SCC совсем другое. Никто ничего не маскирует, и там в чипе не целый компьютер, а просто набор процессоров, которые не поддерживают когерентность кэшей, и общаются через посылку сообщений. В итоге: не нужно длинных широких общих шин, и сигнал должен успевать распространяться только внутри одного ядра, а не по длине всего чипа. И это позволяет напихать 48 достаточно больших ядер в один кристалл.
                                      +7
                                      Поясню: меньшее количество напряжения = меньшее количество тепла.
                                      Поясните, пожалуйста, кто такое «количество напряжения» и как оно связано с теплом? А то у меня в розетке 220В и она не греется.
                                        +9
                                        у меня когда комп выключен из розетки, он тоже не греется, вообще.
                                          0
                                          А у меня зимой даже когда выключен — греется. Потому что у батареи стоит :)
                                            0
                                            казалось бы, при чем тут розетка
                                          0
                                          Про потребление электроэнергии думается мне сказать пытались тут.
                                            0
                                            Кстати да! Почему топовые видеокарты, типа ПЕЧ590 потребляют столько же сколько и микроволновая печь, там же процессоры не такие большие. :)
                                            +1
                                            Только, наверное, не напряжение, а ток. Потому что подключив к источнику тока 220В 10А через проводник на 10А одного потребителя на 220В 1А, тепла от проводника будет выделяться, очень условно говоря, 10% от температуры плавления проводника. Подключив 10 таких потребителей — тепла будет, опять же очень условно, уже в 10 раз больше. А это температура плавления проводника, он расплавится и цепь разорвется.
                                            Чем больше сечение проводника, тем ниже сопротивление (омы) и выше предел допустимой силы тока (амперы), которую проводник может пропустить через себя до плавления (перегорания). Соответственно, чем ниже сечение проводника (ухмыляющийся взгляд на процессоры с их 30 нм), тем выше у него сопротивление, соответственно, что бы получить на выходе определенный ток, надо на входе иметь несколько больший ток. Чем меньше сечение и больше длина, тем больше нужно будет электрической энергии, тем больше электрической энергии перейдет в тепловую.
                                            Соответственно, нужно стараться понизить сопротивление (любым доступным способом). Вот тут самое вкусное: сопротивление проводника зависит от длины проводника, поперечного сечения проводника, ма­териала проводника и температуры проводника. Температура… И разница в 50 градусов по Цельсию дает довольно ощутимый эффект (вспомните старое видео, где ребята из Tom's Hardware Guide снимали радиаторы с работающих процессоров, как быстро они нагревались и начинали тупить, а потом и вовсе сгорали от перегрева проводников).
                                            Именно для уменьшения сопротивления оверклокеры заменяют радиаторы азотными стаканами. Не для того, что бы «не спалить железку», а для понижения сопротивления, что бы максимально эффективно расходовать электрическую энергию (конвертировать как можно меньшее ее число в тепловую энергию).
                                              –1
                                              Я вас не слишком расстрою, если напомню, что сопротивление полупроводников при понижении температуры повышается?
                                              Ваш К.О.
                                                +2
                                                Вот именно, что полупроводников, а львиная часть энергии уходит на передачу импульса с информацией от одного блока к другому, поскольку проводники (дорожки на чипе) имеют грандиозно малое сечение.
                                            0
                                            Есть еще один немаловажный факт, все дело в пластинах, чем меньше размер процессора тем больше получается готовых чипов с одной пластины, благодаря чему чикл производства становится короче и затраты на производство одного процессора снижаются.
                                              0
                                              На счет 10 см при 3 ГГц — действительно интересный факт. Не знал об этом.
                                                +1
                                                Скорость света / частота, или примерно 300 000 000 м / 3 000 000 000 = 0.1м, никакой магии. Ещё скорость света в веществе чуть поменьше, чем в вакууме (вики:// показатель преломления).
                                                  0
                                                  Даже не чуть, а разделить на ~1.5 ;-)
                                                    +2
                                                    Да.
                                                    Правда там не свет, а электрический ток. У него скорость распространения как у света в вакууме.
                                                      –1
                                                      Если быть точным, то скорость распространения электромагнитного поля, которое заставляет электроны двигаться имеет, равна скорости света. А электроны в проводнике очень медленно двигаются(по сравнению со скоростью света.)
                                                        +1
                                                        А я про скорость движения электронов ничего не говорил )
                                                        Я говорил про скорость распространения.
                                                          +1
                                                          Я бы сказал, что медленнее даже по сравнению с черепахой :)
                                                          Скорость движения электронов в металле — доли миллиметра в секунду
                                                        +1
                                                        Это понятно, откуда такое число. Просто никогда не задумывался над возможностью ограничения размеров по такой причине.
                                                      0
                                                      >> Меньше потребление энергии

                                                      Чем меньше элементы, тем тоньше слои диэлектрика, и тем сильнее токи утечек, а значит, и потребления энергии.
                                                      Последние техпроцессы от Intel и AMD изобилуют фичами по уменьшению именно токов утечек: растянутый силикон, диэлектрики с высокой проницаемостью, новые полупроводниковые материалы, 3Д транзисторы.
                                                        0
                                                        Чем больше длинна проводника, тем сильнее на него действуют токи индуктивности. Так как в процессоре рабочие напряжения находятся в пределах примерно 1-1.5 вольта для единиц и 0.2-0.5 для нуля, то индуктивность может сыграть злую шутку, переключив токами наводки нолик в единичку. Последствия непредсказуемые могут быть.
                                                          +2
                                                          Извините, пожалуйста, но «длина». Спасибо.
                                                      • UFO just landed and posted this here
                                                          +3
                                                          На зубок ставят пломбу, а знают назубок.
                                                            +2
                                                            Дело в том что помимо тех кто пишет прописные истины, на хабр приходит немало людей которые пришли их почитать (чтоб потом назубок их знать)
                                                            +1
                                                            Ну размер кремниевых пластин влияют на стоимость, но не очень. Небольшие расчёты:
                                                            Одна пластина (микросхемного) кремния (форме круга) — 300 мм диаметр. На начало 2010 года стоила ~100$.
                                                            Значит за 100$ мы получим пластину площадью 70650 мм^2.
                                                            Берем тот же Xeon (как выше сказано размер микросхемы 16x16мм = 256 мм^2.
                                                            Итого получаем что можно разместить на пластине 275,97 процессоров.
                                                            Ну допустим откинем брак + откинем обрезки и пусть выйдет 200 процессоров
                                                            Путём сложнейших расчётов получаем, что стоимость кремния для процессора выйдет в 50 центов.
                                                              0
                                                              Вероятно, именно экономия 30% от 50 центов заставляет Интел вкладывать миллиарды в перевод техпроцесса с 60нм на 40нм.
                                                                0
                                                                Вся себестоимость процессора с материалами и производством — порядка $10. Так что материального в стоимости вообще крайне мало.
                                                                  +1
                                                                  Не путайте себестоимость со стоимостью сырья и стоимостью производства.
                                                                  Себестоимость это сумма стоимости сырья + стоимость производства + покрытие затрат на запуск производства из расчета на план выпуска продукции (стоимость запуска производства / прогнозируемое кол-во выпускаемых изделий в период высокой рыночной активности, скажем 1 год). Вот и получается, что себестоимость не 10 долларов, а, скажем, 80.
                                                                    0
                                                                    Я не зря упомянул про материальную составляющую с материалами и производством без R&D и прочих капитальных вложений.
                                                                      +1
                                                                      Сырье, производство, постройка завода, обслуживание завода, разработка технологии и вообще все, что относится к производству любого изделия должно включатся в его СЕБЕСТОИМОСТЬ. Потому что:
                                                                      Себестоимость — все издержки (затраты), понесённые предприятием на производство и реализацию (продажу) продукции или услуги.
                                                                      Более полное определение себестоимости:
                                                                      «Себестоимость — это стоимостная оценка используемых в процессе производства продукции (работ, услуг) природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов и других затрат на ее производство и реализацию»

                                                                      Нельзя называть какую-то цифру себестоимостью, если в нее не включены все этапы производства услуги или изделия. R&D тоже входит в этот список. Вернее, R&D первый в нем, поскольку нельзя продавать процессор, не разработав его. А процесс сей стоит просто космических денег, даже больше, чем сам завод по производству процессоров.
                                                                        0
                                                                        Пожалуй можно переименовать пост на «Почему процессоры такие дорогие» ))
                                                                          0
                                                                          Я понимаю. Но эти расходы очень сложно точно подсчитать в стоимости отдельного экземпляра, в отличие от материальных затрат.
                                                                            0
                                                                            Не спорю, есть некоторые вещи, чьи затраты оценить довольно сложно, потому что они очень тесно пересекаются с другими. Но таких единицы. Да и выход из данной ситуации простой: если отдел R&D потратил миллион долларов (аренды, зарплаты, оборудование, сырье, электроэнергия и прочее) на разработку новой технологии (которую поставило руководство), при этом они случайно (или нет, не важно) открыли еще одну технологию (или форкнули основную), то в стоимость финального изделия по каждой технологии будет добавлено полмиллиона долларов / прогнозируемое количество выпускаемых изделий за прогнозируемый период высокой рыночной активности. Пусть прогнозируемое количество будет, скажем, 1 000 000 единиц. Выходит, что с каждого проданного изделия отделу R&D будет возращено 50 центов.

                                                                            Как видите, все просто :)
                                                                              0
                                                                              Изнутри это посчитать еще реально, но по косвенным открытым данным — наврядли :)
                                                                      0
                                                                      Откуда дровишки? Пруфлинки в студию! Особенно с учетом того, что наценка составляет в среднем всего 45-65%, то средняя цена процессора должна быть в районе 20$.
                                                                        +2
                                                                        Цены диктует рынок, а не себестоимость. Наценка не может быть отрицательной, но верхнего придела у неё нету. Процессоры на одинаковом ядре могут стоить от 30$ до $3000 (цифры с потолка, по этому не просите пруфы) просто из маркетинговых соображений.

                                                                        Тема ценообразования вообще очень сложная и если хотите понимать в ней ещё меньше чем понимаете сейчас, почитайте статью Джоэля Сполски о том как ставятся цены на ПО.
                                                                          0
                                                                          Наценка может легко быть отрицательной.

                                                                          Приведенные мной цифры из квартальных финансовых отчетов AMD и Intel. Именно поэтому я получил среднюю стоимость процессора в 20$.
                                                                            0
                                                                            Российским предприятиям запрещено продавать продукцию ниже себестоимости (иначе в таком виде можно кому-нибудь взятку давать).
                                                                            Наверное «у них» тоже есть какие-нибудь такие ограничения.
                                                                              0
                                                                              Нет органичений. MS продавали XBox ниже себестоимости.
                                                                                0
                                                                                Приставки отбивают стоимость за счет дорогих игр, а зачем продавать ниже себестоимости процессоры?
                                                                                  0
                                                                                  По той же причине, что продажа приставок. Захватить долю рынка, насытить его своими устройствами.
                                                                          0
                                                                          Сейчас посмотрел — информация и правда старовата, и технологии поменялись, и давно не публиковали подобного. Так что $20-30 это вполне реальная цифра. Там на самом деле корпус и контакты стоят едва ли не больше самого камня.
                                                                            0
                                                                            40-80$ реальнее.
                                                                              0
                                                                              40$ стоят АМД базового уровня в нашей рознице.
                                                                                0
                                                                                Они могут быть не обрезками, а более дешевыми вариантами изначально. Я про среднее значение говорил, производство высокочастотных или наоборот, низкопотребляющих процессоров — дорогое удовольствие, нужен налаженный техпроцесс, чтобы выход годных был соответствующим
                                                                                  0
                                                                                  Открою страшную тайну — процессоры одной серии с разными частотами обходится ровно в одну цену поскольку они абсолютно идентичны. А поскольку упаковка у всех настольных АМД одинаковая, а цена собственно камня практически не отличается, то и разнице браться неоткуда.
                                                                                    0
                                                                                    Вы читаете написанное? Я же сказал выше, что если проц не обрезок (отключен кэш 3-го уровня, одно или больше ядер, уменьшена частота), то его себестоимость может быть ниже. Двухъядерные процы могут не делаться из четырехъядерных, а могут быть своим собственным дизайном.
                                                                                      0
                                                                                      Почему он будет дешевле? Потому что площадь кристалла меньше? Так это далеко не главная составляющая цены.
                                                                                        0
                                                                                        Меньшее количество транзисторов == ниже процент брака == больше рабочих процев с одной пластины.
                                                                                          0
                                                                                          Разница не столь существенна.
                                                                                            0
                                                                                            Выпуск (допустим) 20-ти процессоров и 50-ти за одни и те же деньги это несущественная разница?
                                                                                              0
                                                                                              В процессоре собственно кристалл — далеко на всё. Контактная площадка стоит примерно столько же. Так что разница в цене будет далеко не в разы.
                                                                          0
                                                                          Процессор, это не только чип.
                                                                          Это еще подложка, контактная площадка и защитная крышка.

                                                                          www.youtube.com/watch?v=KIzXESdZt60

                                                                          На каждом этапе есть процент брака, и его бы хорошо обнаружить, чтобы не пусть в продажу. Скомпенсировав расходы на изготовление брака в цену продукта.
                                                                          0
                                                                          Кремний стоит копейки, да. А вот фотомаски и амортизация оборудования (особенно степперов) — и увеличивает цену с 50 центов до 50$ ) Ну а с 50$ до 300$ — это уже навар :-D
                                                                            0
                                                                            Ну, не совсем «не очень» — есть технологический предел диаметра при вытяжке монокристалла из затравки. Хочешь больше — подай денюжку на R&D.
                                                                              0
                                                                              Надо еще учесть цену процесса, как бе.
                                                                              Берите около 10000-20000 долларов на подложку и не сильно промахнетесь.
                                                                              +3
                                                                              Еще интересный факт, что есть предел, ниже которого тепловыделение работающего процессора не опустить. Дело в том, что при каждом срабатывании транзистора происходит потеря одного бита информации, что в соответствии с принципом неубывания энтропии приводит к рассеиванию как минимум kT*ln 2 Дж тепла. Правда, до этого минимума производителям еще очень далеко.
                                                                                0
                                                                                Ну есть ещё и теоретический предел вычислительной способности :)
                                                                                Ни одна вычислительная система, естественного или искусственного происхождения, не способна выполнять более 10^36 переключений в секунду на килограмм своей массы.
                                                                                0
                                                                                А почему на одной подложке не делают несколько процессоров? 4, например. Как альтернативу многопроцессорным матерям
                                                                                  0
                                                                                  Процессорные пластинки — круглые, диаметром 15-45см, на них делают несколько десятков процессоров. Или вы о чем? img.hexus.net/v2/internationalevents/cebit2008/TS/Wednesday/Chips-big.jpg
                                                                                    0
                                                                                    Я о том, чтобы взять подложку (квадратик, сантиметров 5 стороной) и (возможно, немного увеличив) поместить туда 4 процессора (кремнивые квадратики, примерно в сантиметр стороной). Ну и огранизовав соединением между ними так, чтобы работало по тому-же принципу, что и в прогопроцессорных матерях. Подложка — в смысле корпус процессора с теплорассеивателем, а не кремниевый кружок, возможно ошибки с терминологией.
                                                                                    0
                                                                                    Современные многоядерники обычно делаются на одном чипе.
                                                                                      0
                                                                                      А если взять современный, скажем 6ти ядерник, в количестве 4 штук и поместить в 1 небольшой корпус, то получится 24 ядра.
                                                                                        0
                                                                                        И TDP в пол киловатта.
                                                                                          0
                                                                                          … на ≈9 квадратных сантиметров. Охлаждать жидким азотом.
                                                                                            0
                                                                                            Лучше уж твердым…
                                                                                              0
                                                                                              Почему на 9? Можно сделать на 25 (5см сторона пластины). Охлаждать можно водянкой, которую дать в комплекте с Боксом. Это ж не для массового применения, а скорее для рабочих станций с максимальными требованиями к производительности. Даже полкиловата хорошая водянка отвезти сможет без проблем (учитывая, что сейчас такие систему охлаждают процессор (до 120 ватт в худшем случае) и пару видях где-то по столько-же (чип + память), а иногда и чипсет, оперативную память и БП. Суммарно даже больше 500 может выйти.
                                                                                              Тогда как 4 процессора это не всегда 500, если не брать топовые i7.
                                                                                              0
                                                                                              Не больше, чем 4*TPD одного ядра. Например, для шестиядерного фенома это будет 180Вт. Охладить это вполне реально, никто ж не говорит, что надо в нетбуках такое применять.
                                                                                                0
                                                                                                У вас в формуле ошибка, не 4*TDP, а 24*TDP, так как речь идет про склейку 4х шестиядерных процессоров.
                                                                                                  0
                                                                                                  ошибка не в формуле, а в слове. ядра -> процессора. На сколько я понимаю, 45W это TDP именно процессора phenom x6 (похоже на правду, его довольно слабый куллер вполне неплохо охлаждает).
                                                                                          0
                                                                                          Формально вся пластина — это и есть одна большая подложка, и на ней до разрезания — сотни процессоров. Если соеденить их все — работали бы ;-)
                                                                                            0
                                                                                            Я, видимо, неверно употребил термин «подложка». Имелся в виду корпус, сверху у которого теплоотводящая пластина.
                                                                                          0
                                                                                          Не так давно был топик. Там обсуждение по интереснее вышло.
                                                                                            +7
                                                                                            Тут вот говорили про скорость света и про то, что на частоте 3ГГц электрическое поле успеет пройти всего 10см. Цифры правильные, но они совершенно не подходят для нашей ситуации.

                                                                                            И это потому, что эти цифры — для вакуума. А в любой микросхеме любую шину нужно представлять не просто как кусок металла, соединяющий два транзистора, а ещё и как ёмкость между этой точкой и землёй, так как эта шина имеет свои геометрические размеры.

                                                                                            Допустим, например, что длина шины 10мм, ширина — 0,5мкм, b толщина диэлектрика (над подложкой), на котором лежит эта шина — 0.5мкм (грубые цифры, но порядки будут приблизительно такими же). Получим её ёмкость C=E*E0*S/D ~ 1фемтофараду. И это без учёта нагрузки в виде затворов транзисторов (которая как правило, даже больше этих чисел).

                                                                                            А теперь прикинем время, за которое такой конденсатор будет заряжен (другими словами, логический элемент, нагруженный на эту линию, переключится из одного состояния в другое), допустим от нуля до 1.5В (напряжение в современных процессорах) током 100нА (типовые токи в транзисторах таких микроструктур)
                                                                                            T~RC~U/I*C ~ 1.5/0.1e-6*1e-15 = 15e-9c или 15нс. А это соответствует частоте всего лишь ~70МГц.

                                                                                            Вот именно поэтому, из-за ёмкостей, а не из-за скорости света, размеры быстрых процессоров не могут быть большими.

                                                                                            При разработке микросхем (я работаю на Интеграле, а это далеко не Intel :) ), уже много раз сталкивался с такими проблемами на гораздо более медленных (мегагерцовых) схемах в случае длинных (несколько миллиметров) шин. Что уж тут говорить про частоты на три порядка большие.

                                                                                            Да, всё вышенаписанное нужно принимать с определёнными оговорками. Это лишь прикидочные оценки, плюс, естественно, быстродействующая логика (АЛУ процессора и т.п.) топологически размещается очень компактно, а более-менее длинные линии бывают в основном уже между блоками схемы. Но всё же сути это не меняет.
                                                                                              0
                                                                                              Но ведь проблема задержки распространения сигнала по длинной шине отлично решается вставкой буфферов?
                                                                                                0
                                                                                                Да, но буферный элемент скорее улучшает фронт импульса, чем уменьшает задержку. Да и улучшение это означает большее потребление тока (тем же буферным элементом)… Т.е.Повысить быстродействие означает увеличить ток ( (см. формулу задержки), так что здесь уже нужно смотреть, что важнее.
                                                                                                В любом случае, важен тот факт, что на больших размерах получить сравнимое быстродействие можно только путём увеличения потребляемой мощности, а здесь процессоры и так на пределе. Поэтому путь только один — уменьшать размеры.
                                                                                                  0
                                                                                                  Именно что за счет уменьшения RC увеличивается скорость — и снижение задержки кратное (особенно на 0.13мкм и тоньше). На толстых техпроцессах — да, задержка из-за RC не самый большой фактор, ограничивающий скорость…
                                                                                                    0
                                                                                                    Да, конечно, скорость увеличивается за счёт уменьшения RC. Но как R, так и C — это величины, зависящие (помимо диэлектрических/омических свойств материалов) только от линейных размеров элементов. Так что принципиально нельзя достигнуть высоких скоростей на больших размерах.
                                                                                              +3
                                                                                              Вспомнился анекдот :)
                                                                                              Стоят две блондинки в аэропорту, одна говорит:
                                                                                              — Слушай, я вот не понимаю, как такие большие самолеты могут взлетать, они же такие тяжелые!
                                                                                              — Дура, они когда в небо поднимаются, становятся такими маленькими!
                                                                                                0
                                                                                                Намного более интересный вопрос — почему обычную память до сих пор не перенесли на процессор, пусть хотя бы в виде микросборки как пентиум2 (микросборка это когда внутри общего корпуса микросхемы есть «микроплата», на которой сидят несколько бескорпусных чипов. В пентиум2 так организовали кэш-память).
                                                                                                За счет этого можно было бы поднять количество каналов ОЗУ с нынешних 2-3 до 8-16, а за счет уменьшения расстояний — резко уменьшить тайминги. С соответствующим ростом производительности. При этом очень многие современные приложения упираются именно в скорость доступа к памяти, а не в процессорную мощь.
                                                                                                Для реализации подобного не нужно каких-то супертехнологий, нужно просто взять уже существующие чипы CPU и RAM и упаковать их в одном корпусе вместо двух-трех сегодняшних. Ну и еще изменить логику работы контроллера памяти. Однако ж этого никто не делает. Видимо есть какой-то сложный затык, о котором я лично ничего не знаю.
                                                                                                Так как 3D-графику уже засовывают в CPU, то фактически это станет предпоследним шагом к переводу персоналок на технологию system-on-chip, когда вообще вся ЭВМ расположена в одной микросхеме (последним стал бы перевод туда же SSD).
                                                                                                  0
                                                                                                  Потому что:
                                                                                                  1) Память тоже потребляет электричество и греется. А если она будет в одном корпусе с процессором — охлаждать будет еще сложнее, да и разводка питания…
                                                                                                  2) Память занимает много места. Представьте себе те 16 чипов с планки (а лучше 64 с четырех) в одном корпусе.

                                                                                                  Для SoC такое еще сойдет, там памяти обычно много не надо, но для более-менее мощной системы уже нет. Самсунг, помнится, обещал кардинально повысить емкость отдельных чипов, но что-то пока ничего не слышно.
                                                                                                    0
                                                                                                    современные процессоры имеют гигантскую контактную площадку с небольшим чипом посредине. Разместить по периметру контактной площадки хотя бы 8 чипов ОЗУ выглядит на ламерский взгляд возможным. Вряд ли они выделяют столько уж тепла, чтобы это было прям совсем неразрешимой проблемой. Если каждый из них будет независимым — рывок производительности будет фантастическим.
                                                                                                      0
                                                                                                      Физически возможно, практически же она всё равно не сможет работать на скорости хотя бы вдвое больше обычной (не настолько всё радужно как кажется) а экономически это выйдет не особо и дёшево. Т.е увеличим привлекательность продукта на 5% производительность на 10% а цену на все 200% напрашивается простой вопрос «А оно надо ?»
                                                                                                        0
                                                                                                        Дело не только в физической скорости, дело в том что в таком случае каждый может быть подключен к контроллеру памяти независимо (т. е. 8 каналов памяти вместо 1-2-3, что в условиях современных многоуровневых кэшей просто взорвет производительность). И да, в каких-нибудь мак бук эйр или там нетбуках это будет оправдано.
                                                                                                          0
                                                                                                          Это увеличит сложность изготовления такого процессора непропорционально спросу, а стало быть экономически такой проц просто будет просто убыточен.
                                                                                                    0
                                                                                                    Во-первых память в процессоры встраивают. И не только кэш. Память в чистом виде в процессорном ядре называется Tightly Coupled Memory. Встречается как минимум в ARM и Xtensa. Обычно она делается статической (SRAM) и обращение к ней не вызывает задержек в пайплайне процессора. Однако ячейки статической памяти требуют больше транзисторов и больше места чем ячейки динамической памяти.

                                                                                                    Во-вторых обычная память — динамическая (DRAM), она медленная сама по себе, точнее у неё высокое значение параметра latency. Современные интерфейсы DDRx передают данные быстрее, чем работает одна ячейка динамической памяти. Это достигается путём параллельного обмена данными между буферным регистром, разделяющим шину DDR и ячейки памяти через 2 (DDR), 4 (DDR2) или 8 (DDR3) каналов. Это распараллеливание повышает bandwidth, но не уменьшает latency. Кроме того DRAM потребляет гораздо больше энергии чем SRAM.

                                                                                                    Производители процессоров пытаются жить в лучшем из двух миров комбинируя быстрый синхронный но маленький кэш и медленную асинхронную но большую внешнюю память.
                                                                                                      0
                                                                                                      Ограничения SRAM понятны. Каждый бит статической памяти — это усилитель, находящийся в одном из двух устойчивых состояний (мультивибратор), плюс схема его перевода из одного состояния в другое. Её не может быть много, слишком много логических элементов на один бит.
                                                                                                      Вопрос именно про DRAM, где один бит хранится фактически в виде заряда одного конденсатора, который нужно постоянно регенерировать, ибо оно утекает. Проблемы там уже не в сложности ячеек, а в сложности схемы выборки нужных ячеек (демукса), так как этих ячеек в каждом чипе миллиарды. Латентность вносит именно она, и поделать тут что-то сложно. Но миллиарды ячеек могут работать параллельно.
                                                                                                      В сегодняшней архитектуре этому мешает узость шины памяти — 8х8=64 бит, сколько фейковых каналов не городи. Но внутри одной микросхемы можно к каждому модулю памяти провести свою шину любой ширины, хоть и 1024 бита, подняв производительность именно за счет этого. Не трогая частоты, тепловыделение и т.п. При этом каскадность схемы демукса соответственно уменьшится вместе с таймингами.
                                                                                                        0
                                                                                                        В сегодняшней архитектуре этому мешает узость шины памяти — 8х8=64 бит

                                                                                                        Хм, откуда такие цифры? В уже порядком устаревшей шине AHB, которая традиционно используется в архитектуре ARM, ширина шины 32 — 128 бит.
                                                                                                        к каждому модулю памяти провести свою шину любой ширины, хоть и 1024 бита

                                                                                                        Но шина такой ширины сейчас не нужна вычислителььному ядру. В лучшем случае её можно завести в кэш (:
                                                                                                    0
                                                                                                    На мой взгляд, хватило бы только причины, что при более низком техпроцессе понижается выделение тепла, потребление энергии и что транзисторы быстрее переключаются.

                                                                                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.