wow7.2战士技能监视:请问未来CPU芯片的发展趋势是什么样的呀???希望大家多多提意见!我要做报告!!分数我给!!

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/04/20 04:00:00

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导入新工艺的三大理由

半导体的工艺进步主要体现在线长(Line Length)的不断缩短上,所谓线长指的是芯片内各个硅晶体管连接导线的宽度。线宽越小,芯片的集成度就越高,同样面积的芯片内可以容纳下更多的晶体管,与之对应,晶体管自身的尺寸也相应的缩小。根据目前半导体制造产业的惯例,每隔两年,半导体芯片线宽都会减小30%(相当于原长的70%)。那么,这种改变究竟可以带来多少实质性的好处呢?

更高的芯片集成度

最直接的好处就是可以让芯片的集成度大大增加。我们知道,为了获得更高的性能,芯片内容纳的晶体管数会变得越来越多。对CPU而言,便是运算核心的增强和缓存单元的增大。第一代Willamette核心的Pentium 4只有4200万个晶体管,转变到Northwood核心之后提高到5500万个,而到了现在的Prescott核心,晶体管总数达到1亿2500万个。

至于下一代的Yonah双核心处理器,晶体管规模将突破3亿个。为了尽可能提高性能,各厂商都热衷于增大缓存容量,而CPU的高速缓存要求运行在数GHz的高频率上,只能使用SRAM类型的存储逻辑。SRAM的每一个比特位需要占用6个晶体管,存储密度很低,1MB容量的二级缓存就需要占用5000万个晶体管,这是一个相当惊人的数字。

目前在CPU的逻辑分布中,二级缓存占据的硅芯片面积甚至大于运算核心。而按照现有发展趋势,每隔两年CPU的二级缓存容量都会增大一倍。从Willamette(256KB)到Northwood(512KB)、到Prescott(1MB),移动领域的Banias(1MB)和Dothan(2MB)无不如此,而明年中期出现的Yonah双核心处理器甚至将装备高达4MB的二级缓存,晶体管规模急剧提升。换一种说法,就是CPU芯片的集成度越来越高,基本上与摩尔定律的内容相符合。

如果业界不引入新的技术,制造出更高集成度的CPU芯片将成为一项不可能完成的任务。因为芯片的晶体管数量越多,CPU芯片的尺寸变得越来越大,无论对制造成本、散热还是提高运行速度都相当不利,提升制造工艺成为业界共同的选择。反过来,采用先进的制造技术往往能让芯片拥有更出色的表现,从而在激烈的竞争中获得领先优势。

在过去几十年间,英特尔始终牢牢把握着这一项优势,几乎每年它们都投入巨资建设或升级自己的十几家芯片制造工厂,无论是在0.25微米、0.18微米、0.13微米还是90纳米工艺,它们都比对手领先一步。同样,65纳米工艺也是英特尔领衔,我们将于2005年中期看到该工艺被用于新一代双核心处理器的生产。而相较之下,AMD的速度比它晚了一年左右的时间。

更低的成本

提升制造工艺意味着巨额的资金投入,改造一条芯片生产线往往需要花费数十亿美金,如果没有庞大的财力,将无法完成这样的任务,事实上这也是其他厂商速度滞后的主要原因。但另一方面,制造工艺的升级可以带来芯片制造成本的降低。对于同样晶体管规模的半导体芯片,新工艺意味着更小的核心面积(芯片的制造成本与核心面积的平方成正比),那么,同样尺寸的硅晶圆上就可以生产出数量更多的芯片,创造出更多的产值,平均计算一下不难发现每个芯片的直接制造成本实际上是下降了。

每一种芯片的产量数以千万计,节约下来的成本完全抵冲了工艺提升所需的巨额投入,正是受到实际利益的驱使,各个半导体厂商才会不遗余力对制造工艺进行一再升级。 我们不妨来看看实际的例子。Northwood核心、512KB二级缓存的Pentium 4 C拥有5500万个晶体管,它的核心面积为131/146平方毫米。