CPU 每一代之间的差距展现在什么位置

     每一代构架都会发生变化，制作工艺也会发生变化。现在的CPU一代比一代省电，但是 主频或许会降低 ，但是 性能却不降。就是因为构架发生了变化，而且 支持的内存频率越来越快，处理数据时候速度就会加快。希望大家认真阅读本篇文章，肯定会学到不少知识~

     看到大家基本都是从架构系统级的角度去思考这个问题,我就从物理层给一个答案吧.

　　CPU是由无数晶体管组成的,架构系统级管的是如何让这无数MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)合理并且高效的运行,物理层管的则是如何让单个MOSFET运行的更快.

　　关于工艺上的革新简直数不胜数,十年前我们使用的CPU(以pentium 4 为例)的特征尺寸(critical length,也就是常说的线宽)为 90nm, 晶体管是平面MOSFET(planar-MOSFET), 现在我们用的 Core 4XXX 系列的特征尺寸是 22nm, 晶体管用的是 3D 鳍式 MOSFET (FinFET). 更小的特征尺寸意味着更大的驱动电流,更大的驱动电流意味着更快的响应速度,于是CPU的速度更快.

　　在这十多年中,CPU经历了:

　　1. 单核CPU到多核CPU的改变, 不再用简单的主频来拼性能(主频越高, 功耗越大,散热问题越严重).

　　2. 栅极氧化物:低K值二氧化硅(SiO2)到高k值二氧化铪(HfO2),用来解决随特征尺寸减小带来的栅极控制能力减弱的问题.

　　3. 栅极氧化物兼容性要求: 多晶硅栅极到金属栅极(n型和p型不同金属).

　　4. 传统硅衬底到应变硅技术 (strain silicon, 应变条件下Si半导体的载流子迁移率会得到非常大的提升,从而提高晶体管驱动电流).

　　5. SiGe 源漏级技术(用来降低晶体管接触电阻,增大电流).

　　6. 特征尺寸的不断缩小 90-65-45-32-22nm,下一个目标就是今年的14nm.(特征尺寸的缩小能带来更大的驱动电流以及更高的晶体管集成度, 进一步增强CPU芯片的运算速度和能力,同时也会带来更多的散热和功耗问题)

　　7. 3D晶体管技术 (用来增强在短沟道条件下的栅极控制能力).

　　8. SOI技术,绝缘体上硅技术, 由IBM提出,是Intel FinFET 阵营以外的另一大技术阵营.

　　Moore定律驱动着半导体产业的不断向前发展, 其实在你不经意之间,无数人的奋斗成果和新技术,以及数以亿计的晶体管都被注入了那小小的 1cm见方的硅片之中,这本身不就是一个很奇妙的事情吗?

　　从另一个角度上说,其实我们在不经意间参与了这人类历史上最伟大和最先进技术的变革之中了.

　　最后送几张图,

　　世界第一个集成电路(By Ti).

　　苹果A7芯片的截面图,图中每一个针状的结构都对应一个晶体管 (By Samsung).

　　3D 晶体管截面图, 注意比例尺. (By Intel)

　　一个完整CPU的截面图,上层是金属互连线,最下面的是晶体管.

　　小分享：我关注的cpu参数

　　按照现在的cpu来说，频率和核心 没那么重要，都在2-3g左右，2核标配了都，但价格差距在哪里?

　　1、制程，也就是那 22nm 之类，说的是cpu上线的粗细(大概这么理解)，线越细功耗是越低了，发热是少了，对散热的要求相对降低，电子迁移这种古老的事情也就不太会在几年内影响到它的寿命。

　　2、L3 cache 也就是三级缓存，cpu 里有 一级 二级 三级 (有的没有)缓存，你可以理解为 1级速度最快，二级其次，三级最慢，但还是快过内存，三级缓存越大 也就意味着，同样频率的cpu 执行效率越高，可以理解为越快。

　　3、阵脚，也就是 LGA 1155 1150 (应该是封装模式把，我是习惯称之为阵脚……弄死我把)虽然现在cpu上都没有针了，都是触点，比以前安全很多，曾几何时我拆出我第一台电脑的 奔三 1g cpu 看着阵脚生怕弄弯了(其实奔三的还是很硬朗，到奔四就因为细了所以软了)，这参数意味着，你的主板是否兼容……是不是需要更换主板……(biOS不兼容可以刷，数目不对，还是得换……)

     小结：CPU性能层面提升有限，实际使用中几乎无法感知差异。以上为CPU 每一代之间的差距的概论，我想大家阅读完毕后肯定会认知些新的知识吧。当然如果大家还有什么问题请登录课课家教育平台询问~