Prozessor - Warum so klein?

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Yaap

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Ich hätte da eine Verständnisfrage zu den neuen Intel® Core™2 Duo Processor.

Warum werden die Prozessoren immer kleiner gefertigt? Intel ist bereits an der 65-nm-Fertigung angelangt.
Das Argument mehr Transistoren auf weniger Fläche zu integrieren ist verständlich, aber man könnte doch stattdessen die CPUs größer machen.;)
 
Das ist genauso als wenn Du von einer Großstadt in ein kleines Dorf umziehen würdest. Dorf = Kleinere Wege schneller ankommen. Auf die CPU übertragen kleinere Wege = schnellere Geschwindigkeit und weniger verbrauch... ;)
 
Yaap schrieb:
Ich hätte da eine Verständnisfrage zu den neuen Intel® Core™2 Duo Processor.

Warum werden die Prozessoren immer kleiner gefertigt? Intel ist bereits an der 65-nm-Fertigung angelangt.
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Weniger Verbrauch und Hitzeentwicklung.
Tatsächlich sind die Core 2 Duos ja eher wieder größer (bspw. Merom im Vergleich zum Yonah), wenn man in Quadratzentimetern Die rechnet ;)
 
cpx schrieb:
Das ist genauso als wenn Du von einer Großstadt in ein kleines Dorf umziehen würdest. Dorf = Kleinere Wege schneller ankommen. Auf die CPU übertragen kleinere Wege = schnellere Geschwindigkeit und weniger verbrauch... ;)
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Der Vergleich hinkt ein wenig ;)
Wenn ich hier mein Dorf betrachte muss ich ziemlich weit fahren um bis zum naechsten Supermarkt komme. In einer Stadt sind die Wege viel kleiner. Also ehr umgekehrt ;)
 
Ja aber bist schneller an anderen orten, wenn du von einer Stadt- bzw Dorfgrenze zur anderen gehst brauchst du weniger Benzin im Dorf als in der Stadt
 
Ich meine in dem Zusammenhang auch mal mas mit Leckströmen oder so gelesen zu haben, welche wohl weniger werden je kleiner der Prozessor ist.
 
gentux schrieb:
Ja aber bist schneller an anderen orten, wenn du von einer Stadt- bzw Dorfgrenze zur anderen gehst brauchst du weniger Benzin im Dorf als in der Stadt
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das versteh ich jetzt nicht... wenn ich an einer Grenze bin - egal ob Dorf, Stadt, Land oder Kontinent - dann brauch ich immer gleich viel benzin wenn ich ueber die Grenze fahre um zum naechsten "Abschnitt" zu gelangen...
 
hä? komme nicht ganz mit, ist halt schon spät und bin auch nicht mehr ganz nüchtern, aber wie meinst du jetzt das? ich fahre zwar kein auto, aber um von einer Stadtgrenze zur gegenüberliegenden.... aha, ich meine natürlich zur gegenüberliegenden grenze also zum beispiel von der Bieler Grenze bei Orpund bis zur Bieler Grenze bei Nidau!
 
ja hier in deutschland ist es auch schon spaet und ich geh jetzt auch ins bett... aber ich denke wir meinen beide das gleiche...oder so... gn8
 
Auch ein Phänomen der Miniaturisierung ist, dass mehr Chips auf einem Wafer untergebracht werden können! Je höher die Ausbeute (Yield), desto höher der Gewinn.

Der Stromverbrauch wurde ja schon angesprochen.

Wegen den Leckströmen, kommt mit der Miniaturisierung und dem erhöhten Takt.

Jetzt gibt es aber auch hier im Prinzip "mehrere" Möglichkeiten wann ein Transistor schaltet. Durch das Tunneln der Elektronen kommt es zu den erwähnten Leckströmen. Man kann sich das so vorstellen:

wenn es links und rechts eine Barriere gibt, kann das Elektron im Prinzip nicht vorbei, es ist "gefangen". (Stichwort Potentialtopf)
=> der Transistor sperrt

Nun besteht aber eine Möglichkeit, dass hier und da ein Elektron trotzdem durch die Barriere tritt, obwohl das rein theoretisch nicht möglich ist, dieses Phänomen (tunneln) gibt es aber. Da dies jetzt immer häufiger auftritt, gibt es Ansätze das Tunneln als schalten des Transistors anzunehmen da es unter gewissen Umständen häufiger Auftritt als das Schalten selbst, bei gewissen Taktraten und schrumpfen der Barierren - was ja eine Miniaturisierung mit sich bringt.

Ich weiß nicht wieviel das Geschreibsel jetzt gebracht hat, aber ich schreibs halt mal auf ;)

http://de.wikipedia.org/wiki/Wafer
http://de.wikipedia.org/wiki/Die_(Halbleitertechnik)
http://de.wikipedia.org/wiki/Potentialtopf
http://de.wikipedia.org/wiki/Tunneleffekt
http://de.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://de.wikipedia.org/wiki/Nanoelektronik
 
The Moonface schrieb:
Der Vergleich hinkt ein wenig ;)
Wenn ich hier mein Dorf betrachte muss ich ziemlich weit fahren um bis zum naechsten Supermarkt komme. In einer Stadt sind die Wege viel kleiner. Also ehr umgekehrt ;)
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In Deinem Fall hast Du natürlich vollkommen recht. :hug:

Ich meinte als Beispiel wenn ich (in einem Dorf) wohne wo der Supermarkt (um die Ecke) nur 100meter entfernt ist, gegenüber dem Supermarkt (an der Hauptstraße) der 2 Kilometer entfernt ist, das Du den Supermarkt im Dorf schneller erreichst wenn nicht irgendetwas unvorhergesehenes eintrifft. Spart auch eine menge (Sprit = Strom). :)
 
Ausserdem werden Speicher von der physikalischen größe immer kleiner. Ausserdem, umso kleiner desto mehr passen auf die Platine :D
 
Es geht nicht nur um die Erhöhung der Taktraten sondern auch um Kostensenkung. Denn ein großes Die nimmt mehr platz auf dem Wafer ein als ein kleines ;)
 
@Yaap:
1) Je kleiner die Strukturbreite, desto kleiner fallen die FETs aus. Je kleiner die FETs sind, desto kleiner wird die Threshold Spannung, die von der Versorgungsspannung überwunden werden muss um den Transistor leitend zu machen. (zwing mich nicht die Formel für U(th) aufzuschreiben ;)
2) Je kleiner die Versorgungsspannung, desto kleiner die dynamische Verlustleistung (da P=CxU²xf gilt!)
3)Wie vorhin schon erwähnt ist bei kleineren Kernen, die Ausbeute auf einem Si-Wafer größer. Fertig poliertes Silizium beläuft sich momentan auf 20.000$/kg. Somit ist klar, daß man die Zahl der defekten Cores im Vergleich zu den funktionierenden minimieren will.
 
Zuletzt bearbeitet:
@Silizium
Danke für die technische Erklärung, die Analogien mit Dörfer und Städte hatte mich nicht ganz zufrieden gestellt.
Das mit den FETs kann ich nachvollziehen, danke!
 
@Yaap:
Keine Problem gern geschehen. Falls du noch fragen bzgl. Schaltungsdesign hast kannst du dich gerne an mich wenden :)
 
Was noch nicht angesprochen wurde ist das Problem eines Fehlers. Man kann statistisch zeigen das mit steigender Chipfläche die Wahrscheinlichkeit steigt das ein Fehler auf dem Chip ist. Dabei spreche ich nicht vom Entwurf der CPU sondern von der Herstellung. Sonst würde man einfach den Chip immer größer machen. Jedoch gibt es ein Fläche bei der KEIN Chip mehr funktionieren würde und somit der Yield 0% wäre. Damit ist also die Fläche eine Göße die nicht beliebig erhöht werden. Somit bleibt nur die Verkleinerung wenn man mehr Funktionen pro mm^2 unterbringen mag. Weiterhin stellt jede Leitung die die Zellen verbindet eine Kapazität da, die Zeit benötigt um umgeladen zu werden. Je größer (länger/breiter) die Leitung, desto größer die Ladungsmenge die benötigt wird, was auf die Lestung geht bzw. auf die max. Taktfrequenz spricht Geschwindigkeit. Weiterhin gelten näturlich die die Überlegungen bezuglich Verlustleistung, Schwellspannung, etc.
 
Wenn man von "Yield" usw. spricht, bezieht man Herstellungsfehler automatisch mit ein, da sie ja die Ursache an sich darstellen.
Und ja, jede zusätzliche Leitung wirkt kapazitiv, allerdings ist das durch das mittlerweile unverzichtbare Pipelining (welches mir NOCH weitere Transistoren und Leitungen "beschert") beim hochintegrierten Schaltungsentwurf ein nicht wegzudenkender negativer Nebeneffekt.
"Taktfrequenz ist nicht alles" sagte einmal ein Ingenieur von Number Nine und das trifft voll und ganz zu. Ich selbst bin für niedrigere Taktfrequenzen, aber dafür für multi-core cpus, die meine effektive Rechenleistung weitaus besser erhöhen...natürlich vorausgesetzt die "liebe" software-Industire spielt mit, aber darauf kann man bei denen ja lange warten.
 
Zuletzt bearbeitet:
MooseATcargal schrieb:
wenn es links und rechts eine Barriere gibt, kann das Elektron im Prinzip nicht vorbei, es ist "gefangen". (Stichwort Potentialtopf)
=> der Transistor sperrt

Nun besteht aber eine Möglichkeit, dass hier und da ein Elektron trotzdem durch die Barriere tritt, obwohl das rein theoretisch nicht möglich ist, dieses Phänomen (tunneln) gibt es aber.
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ich muss jetzt mal den Klugscheisser-Modus anschmeißen: Natürlich gibt es auch theoretisch den Tunneleffekt. Immerhin gibt es in ja auch in der Realität - wenn es theoretisch nicht möglich ist, wäre also die Theorie falsch. Die Physik hat sowas aber dann mittlerweile doch berücksichtigt und die Quantenmechanik erklärt die Möglichkeit des Tunnelns ohne weitere Probleme (ich sag nur: Exponentieller Abfall der Aufenthaltswahrscheinlichkeit *g*)

cheers

Michael
 
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