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  集成电路工艺发展至今,高功耗高发热的问题一直如影随形。尤其是在处理器领域,不管桌面和服务器领域的英特尔和AMD,抑或是移动端的高通、联发科甚至是苹果公司,也不管是何种架构、什么工艺,都无法根本解决高功耗和高发热问题。

  目前对于高性能服务器集群,放在专用的低温空调房已经是标准配置;就连家用游戏电脑有时都需要采用专门的冷却装置。

  但是,芯片的体积如此微小,最小不过指甲盖一般,最大也不会超过手掌心,为什么功耗和发热会这么大呢?

  晶体管说起。我们知道整个数字世界是由二进制也就是0和1构成的。反映在集成电路上,就是高电压(1)和低电压(0)。而实现这种机制的根本结构,就是晶体管。那么晶体管是如何产生0和1的呢?

  当前高性能芯片,无论是手机处理器还是桌面乃至服务器处理器,其集成的晶体管数量从数亿到数十亿不等。拿英特尔的酷睿处理器来说,高端型号CPU含有晶体管7亿以上,每个只贡献极为微小的功耗和发热,其整体的数值都将是一个恐怖的数字。同时由于CPU频率很高,比如I7睿频能够达到3GHz以上。这就意味着,在性能峰值下,有相当数量的晶体管在每秒内翻转(0-1,1-0)次数高达3.22亿次。每次都伴随着电流消耗和热量的产生。

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