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CPU为什么不做成圆的而是方的?

发布时间:2022-08-12 09:08:39

假设有一家芯片设计公司,像题主说的,将CPU不设计成方形而是圆形,结果会怎么样呢?

这就等于在晶圆这个大圆里刻下(芯片是光刻成的)许多小圆,效果如下图(为节约时间,我只画出了一部分)。可以看到,CPU与CPU(即小圆与小圆)之间有相当大的空隙,使许多硅片被浪费了,粗略估计大概10%左右吧。

浪费还在继续。

由于CPU是圆的,而电子线路是走直线。至于为什么要走直线,因为两点之间,直线最短,两个元件之间用直线连接,不仅可以减小电流消耗(线路变短,电阻变小),还省下空间放置其它电子元件。

CPU内走直线的电子线路纵横交错,而且本着最大化利用硅片的原则,于是一片CPU的所有电路会构成一个正方形(如下图)。结果,为了设计一片圆圆的CPU,CPU线路(下图中橙色的正方形)四周的硅片又被浪费掉了,这部分的面积大概有30%左右吧。

单颗圆形CPU浪费硅片面积,把这些CPU刻到整片晶圆上,如前文所述,CPU与CPU之间空隙很大,再浪费一次(10%左右),最终得到的浪费效果如下图。图中红色的横竖条就是被浪费的硅片面积,只有白色方格是被利用到的。整个晶圆被浪费掉40%左右。

没有对比就没有伤害。当CPU设计成方形时(见下图),CPU与CPU之间只有一条便于切割的缝隙,整片晶圆得到最大化利用。

一、节省材料

CPU是由硅晶圆切割出来的,目前硅晶圆都是圆形的,如果再到上面去切圆形的CPU出来,浪费的会非常多,所以用方形的可以节省材料,达到最高的材料利用率。

2、设计的制造上的方便

CPU是由晶体管组成,晶体管的开关构成0、1这些运算,从而形成CPU的计算能力,而晶体管的排列也是线性排列的,同时我们发现电路的走线什么的都是线性的,这就意味着做成方形的CPU,在电路的设计上、加工制造上,都会更加的方便。

3、使用上的方便

再考虑到应用场景方面,我们看看目前的主板、以及承载CPU的智能设备,基本上都是是方形的,比如手机,电脑主机、笔记本等等。

因为方形更容易摆放,更能够节省空间,而CPU为了配合这些主板什么的,做成方形的也会更加的方便。

其实不只是CPU,我们仔细看看其它的设备,比如内存,硬盘、屏幕等等,这些都是以方形的为主,基本上也都是基于以上的原因。

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