CPUは、巨大なものを作ったら動きますか

質問

各部品の材料や比率はそのままに、単純に100倍のサイズのCPU(ATOM）やM/Bやメモリを作りその部品を使ってPCを組み立てたらその性能(計算速度）は普通のATOMのPCと同じですか？
そもそも動作しますか？
教えてください。

回答No.1

Cupper-2 · ベストアンサー

動くかもしれいないけれど、正しく動くとは限らない。
ですね。

これが８０８６やＺ８０程度なら普通に動くと思いますけど、
ここ１０数年くらいのＣＰＵは、そもそもＣＰＵ内部での通信を順調に行うために
キャッシュメモリとの配線の長さまで計算されて作られるのですから・・・。

回答No.7

noname#199976

簡単に言うと。

現在のCPUが高速なのは、微細寸法で作ってる事も理由になっています。

微細なので信号経路が短く、配線容量も少ないので信号伝達が高速にでき、結果として
高速な動作ができます。

単純に寸法だけ大きくしすると、これらのメリットが生きず、同じクロック周波数では
動作できません。

回答No.6

tadys

＞単純に100倍のサイズ
寸法を１００倍にするということですか？
そうであれば、性能は大幅に低下します。

半導体の内部の電界を変えずに寸法を１/kに縮めたときの性能がどうなるかを示した法則を「スケーリング則」といいます。
http://ifdl.ec.t.kanazawa-u.ac.jp/~akita/private/letter/rinko-d3.pdf
主な所をピックアップすると
回路遅延、１/k
消費電力、１/k＾２
です。
つまり、寸法を１００倍にすれば、動作速度は１００倍、消費電力は１００００倍です。
これは、電源電圧も１００倍の場合なので、実際にはそこまでいかないでしょうが、発熱は大幅に増えます。
十分に放熱できなければCPUが壊れます。
発熱を抑えるためには動作速度を遅くする必要が有ります。

半導体においては寸法を大きくすることにはデメリットしかありません。

回答No.5

noname#215107

現在存在するCPUを複数使用して処理能力を上げることは可能です。

ただし、CPUの連携のため互いに連携するための配線が必要です。

最近のCPUの動作速度は数GHzに上るため、配線をデータが伝わる速度が見えてきます。少なくとも光速より遅い速度でしか伝わらないため、数ミリの長さの配線の中で電圧分布が違うという現象が発生します。
こうなるとCPU間に行われる通信は、どこかでタイミングを合わせ直して、CPUの内部の通信速度より下げる必要があります。

これと同じことを単一のチップ内でやったとしても、配線距離が伸びるのは同じことなので、あまりメリットがなくなります。
大きな一つのダイに回路を作ろうとすると、歩留まりが低下しまず作れないでしょう。
点々と汚れがついた大きな紙から、汚れのないハガキサイズの紙を切り取ることは簡単ですが、欠点のない新聞紙サイズの紙を取るのは困難です。

もう一つは、放熱のためのパッケージが作れなくなります。現在、数ミリ角のダイ1個にあれだけのヒートシンクや放熱ファンを付けないといけないのに、もしこれが数十個分だったら…。

回答No.4

ytrewq

半導体は微細化することで、高性能化することができます。
このため、半導体回路の配線の幅がそのまま性能を示します。これを、プロセスルールといいます。
現在最新のCPUは20nm(0.00002mm)のプロセスルールで製造されています。

100倍だと、2μmとなりますが、これは1980年頃のプロセスルールです。
当時のCPUのクロックは10MHzくらいでした。いまの1/100以下です。

回答No.3

trajaa

100倍というのは
一つ一つのトランジスタの大きさや回路幅の事を言っているのか？

それとも、今現在の半導体スケールで搭載するトランジスタ数を100倍に増やすって事を言っているのか？

前者の場合、電子の移動距離が伸びるので反応性は落ちる反応性を保とうとすると高い電圧と大きな電流を流す必要がある
そうなるとCPUの熱でお風呂のお湯が沸いてしまう

後者の場合、動作するCPUを製造出来るのか疑問がある
それだけの大きさの半導体に欠陥一つなく完成させられる可能性は低い

と言うことで、作れないか作れたとして現実的に継続して動作させる環境を作れない

回答No.2

ok-kaneto

等速は無理なんじゃないかな。

オンダイで設計されてるキャッシュを外部に出してバス速度で動かした所で等速にはならないでしょ。
ダイをそこまで巨大化できるとも思えないし。