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CPU|cpu制程非要追求5nm甚至1nm，越小越强大？

CPU|cpu制程非要追求5nm甚至1nm，越小越强大？
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CPU|cpu制程非要追求5nm甚至1nm，越小越强大？
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1946年世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学大学诞生 ， 使用了18800个真空管 ， 长50英尺 ， 宽30英尺 ， 占地1500平方英尺 ， 重达30吨 ， 大约是一间半的教室大 ， 六只大象那么重 。 并且ENIAC只能用于科学计算不能用作其他用途 。 现在 ， 微软的Surface Pro X平板电脑 ， 长287毫米 ， 宽208毫米 ， 厚7.3毫米 ， 并且带了WiFi、蓝牙、摄像头、触摸屏、陀螺仪等设备 。 方寸大小的CPU内就集成了几百亿个晶体管 ， 能够实现各种各样的人机交互操作 。


第一台电脑ENIAC由18800个真空管、6万个电阻器 ， 1万个电容器、1500多个继电器和6000个开关组成 。 ENIAC每小时耗电量超过150千瓦 ， 相当于1500只100W灯泡同时点亮后的耗电总量 ， 这个是相当惊人的耗电量 ， 为此还专门配备了一台30吨重的冷却设备 。

现在 ， 手机只有巴掌大 ， 却搭载了一颗强劲的CPU ， 配备了移动网络、陀螺仪、触摸屏、卫星定位、摄像头等设备 。 仅需要一块几千毫安的电池 ， 就可以待机好几天 。 我们可以通过巴掌大的手机上网、 购物、看视频、玩游戏、移动支付等等 。


第一台电脑ENIAC真空管的损耗率相当的高 ， 几乎每15分钟就可能烧掉一只真空管 ， 操作员需要花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子 。 一块手机的SOC（手机的CPU）仅有一块硬币大小 ， 却集成了数百亿的晶体管 ， 这样晶体管因为是在较低的电压和电流下工作 ， 基本上手机用到不想用了 ， SOC也不会坏 。

晶体管取代电子管为电路小型化但又大规模集成奠定了基础与电子管相比 ， 晶体管具有更多的优越性：晶体管构件没有消耗 。 电子管会因为阴极原子的变化和惰性气体慢性漏气而逐渐劣质化；晶体管是不需要填充惰性气体 ， 寿命一般比电子管长100到1000倍 。

【CPU|cpu制程非要追求5nm甚至1nm，越小越强大？】
晶体管不需要预热 ， 耗电能极少；电子管需要加热灯丝产生自由电子才能工作 ， 晶体管一开机就可以工作 ， 所以晶体管耗电能是极少的 。 举个例子：一台晶体管收音机只需要几节干电池就可以听半年以上 ， 电子管的收音机就很难做到 。

晶体管结实可靠 ， 普通晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一 ， 放热很少 ， 耐冲击 ， 耐振动 。 CPU做小后主要有以下几个好处 ， 节能：晶体管大了 ， 连接晶体管间的导线就要越粗越多 ， 耗能就越大；晶体管做的越小 ， 连接晶体管间的导线就要越小越少 ， 电流可以走捷径 ， 电阻力小 ， 自然就节能 。


性能提高：晶体管越小 ， 同一块芯片单位面积内能工作的晶体管更多了 ， 性能就更好 。 减少成本和占用空间：芯片小了 ， 一个硅片能做成更多的成品芯片 ， 很大程度的降低了成本 。 我们的电脑、手机才可能做得更小、更薄 。 终上所述 ， 芯片的工艺制程越做越小是科学技术发展的必然产物 ， 但以目前的工艺制程是不可能无限的做小 。 当工艺制程无限接近原子的大小时就会触碰到极限 ， 到时候可能就会有新的技术取代现有的芯片工艺制程 。


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