为什么CPU不更大？[关闭]

CPU相对较小，工程师一直在努力使它们更小，并在同一表面上制造更多的晶体管。

为什么CPU不更大？如果一个约260mm ^2的芯片可以容纳7.58亿个晶体管（AMD Phenom II x4 955）。然后，520mm ²应该能够容纳两倍数量的晶体管，并且从技术上来说，使其时钟速度或核心速度增加一倍。为什么不这样做？

一般来说，您是对的：从短期来看，增加并行化不仅可行，而且是唯一的方法。实际上，多核以及缓存，流水线和超线程正是您所建议的：通过增加芯片面积使用来提高速度。当然，缩小的几何形状不会与增加的模具面积冲突。但是，晶粒产量是一个很大的限制因素。

芯片产量与芯片尺寸成反比：大芯片更容易“捕获”晶圆错误。如果晶片错误击中管芯，则可以将其丢弃。模具产量显然会影响模具成本。因此，就成本与每个芯片的利润而言，存在一个最佳的芯片尺寸。

生产大得多的模具的唯一方法是集成容错和冗余结构。这就是英特尔在其Terra-Scale项目中试图做到的（更新：Dan指出，日常产品中已经在这样做）。

存在很多技术问题（路径长度过长，会降低效率，电干扰会导致噪声），但是主要原因是许多晶体管太热而无法充分冷却。这就是他们如此热衷于减小芯片尺寸的全部原因-它允许在相同的热量水平下提高性能。

这里给出的几个答案是很好的答案。增加CPU大小存在技术问题，这将导致更多热量需要处理。但是，如果有足够的激励措施，所有这些措施都是可以克服的。

我想补充一点，我认为是一个核心问题：经济学。CPU被在晶片制成这样，拥有大批每个晶片的CPU。实际的制造成本是每个晶片的成本，因此，如果将CPU的面积增加一倍，则只能容纳一半的晶片，因此，每个CPU的价格将增加一倍。同样，并非所有晶圆都总是完美无缺，可能会出现错误。因此，将面积加倍会使任何特定CPU中出现故障的几率翻倍。

因此，从经济角度来看，它们总是使尺寸变小的原因是为了获得更好的性能/ mm ^ 2，这是价格/性能的决定因素。

TL; DR：除了上述提到的其他原因外，将CPU面积增加一倍还使成本增加了一倍以上。

向处理器添加更多晶体管并不会自动使其更快。

路径长度增加==时钟速率降低。
添加更多的晶体管会增加路径长度。任何增加的使用都必须是有价值的，否则会导致成本，热量，能源增加，但性能会下降。

您当然可以随时添加更多核心。他们为什么不这样做呢？好吧，他们做到了。

您的一般假设是错误的。具有双倍大小裸片的CPU并不意味着它可以双倍速度运行。这只会增加更多空间来添加更多内核（请参阅某些具有32或64内核的Intel manycore芯片）或更大的缓存。但是当前大多数软件不能使用超过2个内核。

因此，增加的模具尺寸在不增加相同高度的情况下大幅提高了价格。这是CPU保持原状的（简化）原因之一。

在电子产品中，SMALLER = FASTER 3GHz必须远远小于20MHz。互连越大，ESR越大，速度越慢。

将晶体管数量加倍不会使时钟速度加倍。

生产原始晶片的成本是一个因素。 单晶硅硅是不是免费的，并且精炼过程是比较昂贵的。因此，使用更多的原材料会增加成本。

大型生物，无论是否人工，都像恐龙一样，较宽松。面积/体积之比对于它们的生存是不公平的：能量的过多限制-每种形式-内外都有。

将CPU视为连接的节点（晶体管）的网络。为了提供更多的功能，节点的数量以及它们之间的路径一定程度地增加，但是这种增加是线性的。因此，一代CPU可能有100万个节点，而下一代可能有150万个节点。随着电路的小型化，节点和路径的数量被压缩到更小的占地面积。当前的制造工艺低至30纳米。

假设每个节点需要五个单位，两个节点之间需要五个单位的距离。从头到尾，您可以在1 CM的空间中以直线方式创建22222个节点的总线。您可以在一个正方形CM中创建4.93亿个节点的矩阵。电路的设计包含了CPU的逻辑。将空间增加一倍并不能提高速度，只会使电路具有更多逻辑运算符。或者在多核CPU的情况下，允许电路并行处理更多工作。占用空间的增加实际上会降低时钟速度，因为电子将必须在电路中传播更长的距离。