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CPU核心挑战散热极限

作者:陈建明 2002-07-30 08:47:45



  随着CPU的制作工艺的提高,它的核心面积越来越小,这是CPU生产厂商技术不断地提高的体现;同时,因为每块硅晶元所能产出的成品CPU比以往更多,自然降低了生产成本。不过,不要以为CPU核心的面积越来越小、电压值越来越低,散热的问题就好办。其实,核心面积越来越小,CPU的核心每平方毫米所产生的功率就越大,所散发出来的热量(指每平方毫米)就越多,因此,散热器产商将面临越来越大的挑战。

  让我们从以下几个方面来分析散热器产商所面临的挑战。

CPU的制作趋势

  对CPU产商而言,从一块硅晶元上获得的成品CPU越多,利润就会越高,因此,他们想方设法地提高硅晶元的成品率。换句话说,减少核心的面积大小其实也是为了获得更多的成品CPU。

  请看下表,我们可以看出AMD系列CPU的一些相关的参数:

  从上表中的第二行,我们可以看出AMD的CPU的线宽值(Line Width)是越来越小;在第二行中,我们可以看出核心尺寸(Die Size)越来越小。这样,每块硅晶圆所能产出的成品CPU数就越来越多,这样CPU产商的生产成本下降、收益上升。

  不过,从上表中,我们也可以看到CPU的功率(CPU Watts)并没有随着核心面积的缩小而变小,这样核心部分每毫米所散发的热量比就以往大,这无疑加重了散热器的负担,对散热器的要求更“苛刻”了。

  从相对更小的核心面积散发出相同数量的热量无疑是个新的富有挑战性的问题。另外,要把如此小的核心所产生的热量传递到一个面积相对更大的散热片,散热器产商还面临一个降低生产成本的问题。
能量消耗趋势

  在普林斯顿大学我发现以下有关“摩尔定律和能量消耗”的关系:CPU的性能增强将导致能量的消耗成指数级的增加!

  我们可以用以下这个“动态CMOS能量消耗”的一般公式来表达:

Power ~ ½CV²AF

  C = 电容(线宽减少,该值下降)
  V = 电压(频率升高,该值上升)
  A = 辐射(相对不变)
  F = 频率(不断变化)

  让我们看下表:

  从上表中,我们可以看出:即便电压不变,CPU核心部分每平方毫米所产生的功率还是增加了。从现在流行的Intel和AMD的CPU来看,虽然他们的电压降低了,但是,他们的CPU核心部分每平方毫米所产生的功率并没有降低!
 我们再将相同频率的CPU作一下比较,可以清楚地看出CPU核心部分每平方毫米所产生的功率的增加情况:

  CPU Watts(功率) = watts/mm²(功率和平方毫米之比) x Die Size(核心尺寸) x Frequency Increase(频率的增加值)

  AMD: 0.7 x 64 x 2 = 89.6 watts
  Intel: 0.4 x 98 x 2 intel = 78.4

  根据以上公式,将来的CPU的瓦特数的正常值可能将是70或80。因为CPU的核心部分watts/mm²的增加,现在看来有点异类的散热器如半导体、水冷等等将得到更加广泛的应用。而且,更多的CPU会象P4一样自带散热片。

  当然,我们也不能忽视软件,如Intel的“Thermal Throttling”软件,在散热方面的作用。

  在不久的将来,对超频者来说,为了保持CPU的热量在安全值以内,上述的异类散热方法可能是必备武器哟!


资料来源:Pconline
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很好 一般 较差
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