為什么cpu制程工藝非要追求7nm5nm甚至2nm？

cpu制程工藝非要追求7nm、5nm甚至2nm，為什么要追求這么小？這就跟胖子、瘦子、小孩的飯量是一個道理。

體量越大所要占用的空間就越大、消耗就越大，吃的飯也就越多；

體量越小所要占用的空間就越小，消耗也越小，吃的飯也就越少；

如下圖：胖子一頓要5碗米飯，瘦子一頓要2碗米飯，小孩一頓1碗米飯都會覺得多了。

CPU做小后，設備的體積就會減小

1946年世界上第一臺電腦ENIAC在美國賓夕法尼亞大學大學誕生，使用了18800個真空管，長50英尺，寬30英尺，占地1500平方英尺，重達30噸，大約是一間半的教室大，六只大象那么重。并且ENIAC只能用于科學計算不能用作其他用途。

現在，微軟的Surface Pro X平板電腦，長287毫米，寬208毫米，厚7.3毫米，并且帶了WiFi、藍牙、攝像頭、觸摸屏、陀螺儀等設備。方寸大小的CPU內就集成了幾百億個晶體管，能夠實現各種各樣的人機交互操作。

CPU做小后，功耗降低

第一臺電腦ENIAC由18800個真空管、6萬個電阻器，1萬個電容器、1500多個繼電器和6000個開關組成。ENIAC每小時耗電量超過150千瓦，相當于1500只100W燈泡同時點亮后的耗電總量，這個是相當驚人的耗電量，為此還專門配備了一臺30噸重的冷卻設備。

現在，手機只有巴掌大，卻搭載了一顆強勁的CPU，配備了移動網絡、陀螺儀、觸摸屏、衛星定位、攝像頭等設備。僅需要一塊幾千毫安的電池，就可以待機好幾天。我們可以通過巴掌大的手機上網、 購物、看視頻、玩游戲、移動支付等等。

CPU做小后，故障率低

第一臺電腦ENIAC真空管的損耗率相當的高，幾乎每15分鐘就可能燒掉一只真空管，操作員需要花15分鐘以上的時間才能找出壞掉的管子。

一塊手機的SOC（手機的CPU）僅有一塊硬幣大小，卻集成了數百億的晶體管，這樣晶體管因為是在較低的電壓和電流下工作，基本上手機用到不想用了，SOC也不會壞。

晶體管取代電子管為電路小型化但又大規模集成奠定了基礎

與電子管相比，晶體管具有更多的優越性：

1、晶體管構件沒有消耗；

電子管會因為陰極原子的變化和惰性氣體慢性漏氣而逐漸劣質化；晶體管是不需要填充惰性氣體，壽命一般比電子管長100到1000倍。

2、晶體管不需要預熱，耗電能極少；

電子管需要加熱燈絲產生自由電子才能工作，晶體管一開機就可以工作，所以晶體管耗電能是極少的。

舉個例子：一臺晶體管收音機只需要幾節干電池就可以聽半年以上，電子管的收音機就很難做到。

3、晶體管結實可靠；

普通晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，耐沖擊，耐振動。

CPU做小后主要有以下幾個好處：

節能：晶體管大了，連接晶體管間的導線就要越粗越多，耗能就越大；晶體管做的越小，連接晶體管間的導線就要越小越少，電流可以走捷徑，電阻力小，自然就節能。

性能提高：晶體管越小，同一塊芯片單位面積內能工作的晶體管更多了，性能就更好。

減少成本和占用空間：芯片小了，一個硅片能做成更多的成品芯片，很大程度的降低了成本。我們的電腦、手機才可能做得更小、更薄。

終上所述，芯片的工藝制程越做越小是科學技術發展的必然產物，但以目前的工藝制程是不可能無限的做小。當工藝制程無限接近原子的大小時就會觸碰到極限，到時候可能就會有新的技術取代現有的芯片工藝制程。

以上個人淺見，歡迎批評指正。

認同我的看法，請點個贊再走，感謝！

喜歡我的，請關注我，再次感謝！