Почему процессоры не делают большими, часть 3

В прошлых статьях мы разобрали пару аспектов. Осталась самая интересная часть, поскольку она, в отличие от первых двух, не ограничивается физическими законами. Это технологическая составляющая.

Кристаллы получаются из кремниевых пластин. Площадь кристалла современных процессоров составляет всего несколько сотен квадратных миллиметров. Немного примеров:

— Площадь кристалла 4ёх-ядерного Intel Core i7-2600K составляет 216 мм². CPU производился по 32-нм техпроцессу.

— Площадь кристалла 4ёх-ядерного Intel Core i7-3770K составляет 160 мм². Достигается это из-за более тонкого техпроцесса 22-нм.

— Для 6ти-ядерного Intel Core i7-8700K, производимого по 14-нм, площадь составляет 151 мм².

— Площадь кристалла 8ми-ядерного процессора AMD Ryzen 7 3700X равна 199 мм². При этом, в CPU используется 2 чиплета: непосредственно 8-ядерный модуль (74 мм²), производимый по техпроцессу 7-нм, и кристалл ввода-вывода (125 мм²) на 14-нм.

Кремниевые пластины имеют форму круга. Сейчас в основном используют пластины диаметром 300 мм. Соответственно, чем меньше площадь кристалла, тем больше чипов получится «вытравить». С подобной пластины можно получить до 640 чипов размером 10×10 мм.

Если размер чипов будет 20×20 мм, площадь каждого составит 400 мм², а даст (грубо) в 4 раза меньше кристаллов. Выходит, себестоимость каждого окажется (в теории) в 4 раза выше.

На практике, часть кристаллов получаются с дефектами: из-за пылинок в воздухе, микроскопических песчинок в кремнии или недостаточно отлаженного техпроцесса.

На каждый большой (по площади) чип приходится 4 маленьких. Скол на большом чипе приведёт к его отбраковке, в то время, как из маленьких останется 3 целых кристалла.

Таким образом, большие чипы оказываются дороже не только потому, что требуется больше материала для производства, но и из-за того, что процент выхода годных кристаллов ниже.

Ссылки по теме:

—

—