Почему пытаются уменьшить площадь процессоров, а не увеличить?

Question

[rengo]

После бессонной ночи пришел в голову вопрос:


Почему пытаются уменьшить площадь процессоров, а не увеличить?


Например первые i7, флагманские процессоры в бытовой линейке Intel, были площадью 263 кв. мм. Почему так мало? Казалось бы, увеличь стороны в два раза — напихаешь в 4 раза больше процессорных ядер, а для серверов вообще можно стоечные процессоры производить, 19ти дюймовые)))


Проблема тут в маркетинге или в каких-то физических ограничениях?

Comments

[BIVIS]

Все дело в физических ограничениях, раписывать "почему" очень долго, проще взять учебник по физике и прочитать о ЭМ взаимодеиствии и прочесть, что-то об архитектурах процов. В общем, если сделают большой процессор, то придется сильно резать частоту, а это не актуально. Только потом идут вторичные причины: тепловыделение, брак, прожорливось

Answer 1

[holyorb2]

тут много причин
1. Меньший технологичный процесс делает меньшие детали внутри процессора. Поэтому структура и возможности процессора растут, а размер уменьшился
2. Меньше потребление энергии. Тут вопрос не столько «жалко энергии», а проблема отвода такого громадного количества тепла с маленьгого кусочка кремния
3. «Напихать в 4 раза больше ядер» не выгодно с экономической точки зрения. Когда процессоры штампуются пачками есть такой показатель как отбраковка. Чем больше ты напихаешь внутрь, тем меньше шансов что в результате на выходе из конвеера будет хотя бы половина рабочих процев.

Это конечно объяснение своими словами, если нужно в деталях и подробно то гугл в помощь

Comments

[rengo]

1. Ну вот здорово, детали уменьшились, а если еще площадь увеличить тогда будет профит огого)))
2. Я так понимаю, что потребление энергии и мощность теплоотвода будут расти пропорционально с ростом площади, разве нет? А если да, то имхо приемлимо.
3. Ну брак будет так или иначе, размер не сильно решает.

А в гугле не находится ))

[holyorb2]

количество брака растет с количеством процесоров на кристале
потом весь брак вкладывается в стоимость одного конечного процессора :)
Я не думаю что ты купишь такой навороченный процессор с 12ю ядрами, если он будет стоить в 15 раз дороже остальных процессоров

Answer 2

[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.

Comments

[esc]

В чем разница, в данном случае? распространяется с другой скоростью?

[A1lfeG]

TheMenqzor, википедия с вами не согласна

Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны.

[Сергей Федотов]

Ток ясное дело не свет. Но для того, чтобы заставить заряженные частицы двигаться вдоль проводника должна появиться сила, которая будет эти частицы двигать. А эта сила как ни странно со скоростью света и распространяется. Ну а частицы такие паразиты, что не могут мгновенно начать двигаться.

Answer 3

[Евгений]

Еще скорость света хоть и велика, но конечна. Насколько я знаю, при увеличении длин проводников возникают проблемы синхронизации работы различных компонентов процессора.

Comments

[rengo]

А скорость света тут причем? Не вижу связи со своей колокольни =(

[Fastto]

это абсолютно не зависит от скорости света. это зависит от возникающих паразитных емкостей между проводникамии, которые замедляют переходной процесс при подаче импульса, т.е. чем короче проводник, тем меньше емкость, чем меньше емкость, тем скорее на логическом входе установится устойчивое логическое состояние.

[Fastto]

соответственно чем сильнее отличаются 2 устройства по таймингам на входе/выходе, тем сложнее их синхронизировать, поэтому «уменьшая» — добиваются не только упрощения задачи синхронизации, но и повышения возможных скоростей

[Антон Корзунов]

да нет, все правильно сказано.
Если у вас быстрый проц(3Гц) то чисто по законам физики в противоположных углах проца будут РАЗНЫЕ тики.
Такие эффекты сложно предсказать и использовать.
Проблему частично решило удлинение конвееров.

[Vladson]

Однако эффект себя не оправдал (точнее помог немного, но не стал панацеей) и когда линейка P4 шагнула за 3GHz опять пришлось пересматривать приоритеты.

Answer 4

[fStrange]

Производство кристалла высокой чистоты и идеальных геометрических характеристик — сложная задача. Чем больше площадь, тем сложнее и соответственно выше цена.

И второе — быстродействие. Чем больше геометрия — тем больше паразитных емкостей, индуктивностей.

Третье — тепло. Чем меньше размеры элемента, тем меньше его сопротивление и затраты энергии на его переключение.

Answer 5

[ChemAli]

Каждый отдельный процессор выращивается на пластине, где их много-много. Чем меньше площадь отдельного кристалла (процессора), тем больше их помещается на одной пластине и тем больше прибыль.

Comments

[izmalk]

имхо это — самый правильный ответ. Размер пластины плюс ограничения на тепловыделение ведут к уменьшению размеров кристалла.

Answer 6

[Vladson]

Собственно всё уже сказано в самом первом ответе. Поясню лишь что решающий фактор это процент отбраковки. Чем больше транзисторов тем дороже будет стоить процессор.

И ещё, никто не пытается специально уменьшить площадь, просто так выходит само за счёт уменьшения техпроцесса. (а допиливать лишние блоки только чтоб догнать площадь до «нормы» чревато большим процентом брака, а стало быть и более высокой ценой.)

Comments

[esc]

А почему бы на одну подложку не помещать, скажем, 4 проверенных ядра (после отбраковки), вместо того, чтобы делать многопроцессорные мамки?

[eyeless_watcher]

Отбраковка делается уже после того, как процессоры вырастили на подложке и распилили. Соответственно, вероятность того, что четыре произвольных процессора с пластины уложатся в требования, больше, чем того, что четыре соседних на подложке сделают то же самое.

[Иван Тихонов]

Есть такой опыт, под некоторыми крышками несколько кристаллов, например первые квады интела- кенсфилды, внутри имели две коры дуба под одной крышкой.

Answer 7

[N1GZ]

Проблема в том, что цена кристала очень быстро растёт с ростом площади ввиду отбраковки. С этим в своё время на зеркалках напоролись. Та и сейчас в принципе то же самое.
Ну и вероятно ещё физические ограничения (выше указанные).