【XFastest訊】當推出新款處理器的時候,製造商們總喜歡講述“更小的納米制程工藝”、“更強大的性能”、以及“更優異的能效表現”等概念。不過,很多人或許難以理解,為何在做得更小、功耗更低的同時,其性能反而還可以更加強大呢?有鑑於此,外媒PhoneArena特地撰寫了一篇文章,為我們解釋與“制程”相關的的一些問題。
首先,什麼是納米?
從本質上來說,一顆微處理器就是由採用不同材料製成的許多“層”堆疊起來的電路,裡面包含了電晶體、電阻器、以及電容器等微小元件。
不過它們與被你扔進垃圾堆的大塊頭所採用的常規元器件很是不同,因為它們的尺寸已經小得肉眼難以看清,而規模更是可以讓你感到震驚。
在這些由元器件組成的“大軍方陣”中,元件間的距離通常用毫微米進行衡量。如果覺得“十億分之一米”的概念不好記,那你也可以用“納米”(nanometers)來描述它。
最後,間距越小,可以排布在晶片上的元器件就可以更多。
其次,為什麼制程更小更節能?
答案是:縮減元器件之間的距離之後,電晶體之間的電容也會更低,從而提升它們的開關頻率。
由於電晶體在切換電子信號時的動態功率消耗與電容成正比,因此它們才可以在速度更快的同時,達到更加省電。
另外,這些更小的電晶體只需要更低的導通電壓,而動態功耗又與電壓的平方成反比(能效又提升)。
最後,推動半導體製造商向更小的工藝尺寸進發的最大動力,就是成本的降低。元件越小,同一片晶圓可切割出來的晶片就可以更多。
即使更小的工藝需要更昂貴的設備,其投資成本也可以被更多的晶片所抵消。
最後一點,為何制程工藝的飛躍幾乎都是每2年一次?
有利也有弊,在制程更小更省電的同時,電晶體的電流也更易洩露——即使其處於“關閉”狀態。如此一來,又會導致晶片“更費電”。
在理想世界中,這些元器件方陣會是完全穩定的。而隨著電子設備變得越來越小,波動、漸變和擴散都會對其造成很大的影響。
那麼,如何在“制程”與“穩定”之間達成平衡呢?上方的表格就列明瞭當前市面上可以達到的移動晶片的“極限”。
當然,製造商們對於“極限”的追求是永無止境的。或許在不遠的將來,我們就能迎來量產版的“單原子大小”工藝制程的晶片了。
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