ベストアンサー
すべてのマイクロプロセッサは、半導体材料（通常はシリコン）のスラブにエッチングされた回路です。それがダイです。
ほとんどの人は、「CPU」という用語を次のようなものに関連付けます。
画像： https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price
ただし、は CPUではありませんが、少なくとも実際にはそうではありません。ここで見ているのは、有機基板に接続された集積回路を含むCPUパッケージ全体であり、金属製のヒートスプレッダーで締めくくられています。
ただし、そのヒートスプレッダーを取り外した場合は（ t、何をしているのかわからない場合は、次のように表示されます：
ゲーマーのネクサスからの画像。
緑色の基板上の長方形の銀色のものが実際のCPUダイです。これは、CPUを「カチカチ」させるほぼすべてのものを含むシリコン片です。すべてのコアとキャッシュがそこにあります。
プロセッサダイは、製造時にシリコンウェーハから切り出され、基板に取り付けられます。
回答
これは素晴らしい質問で、私も同じことを考えたことがあります。残念ながら、次の理由で機能しません。
- CPUを高速化する際の主な問題は、CPUが消費するエネルギーとその熱です。副産物として生成されます。より高いクロック速度を達成するには、125ワット以上が必要になり、（ダイのサイズに関係なく）大量の熱が発生し、非実用的な冷却に戻ります。ダイ全体の温度がほぼ同じであることを確認する必要があるため、ダイが大きくなると実際には冷却装置が複雑になります。そうしないと、ダイの不均一な膨張と収縮によってトランジスタが壊れたり、CPUに微小な亀裂が生じたりします。
- すべての実用的な目的で、電気信号は光速で伝わります。プロセッサが3GHzでクロックされる場合、それは1秒あたり30億クロックサイクルを意味し、各クロックサイクルは0.33ナノ秒かかります。光はナノ秒で約30cm移動するため、このようなクロック速度で関係する回路のサイズは、30cmよりもはるかに小さくなります（少なくとも1/30）。したがって、最大回路サイズは1cmです。現在のCPUコアのサイズは1cm未満なので、問題はありません。ダイのサイズを大きくしてコアのサイズを大きくすると、CPUコアの一部が次の命令を実行しているのに、他の部分が最後の命令の実行でスタックしているというファンキーな状況に遭遇します。この問題を軽減するにはかなり複雑な回路が必要であり、その回路は複雑さを増すだけでなく、熱を発生するため、最後のポイントで述べた問題を悪化させます。
- いくつかの企業が非同期CPUの完成を検討しています（別名クロックレスCPU）設計。私が知る限り、最新の成功例は、IBMが非同期方式で動作し、これまでに製造されたチップの中で最もトランジスタ数が多いSyNAPSE開発チップを発表した2014年からです。 IBMのチップは、パターン認識ベンチマークで従来のコンピューティングシステムよりも消費電力が数桁少なくなっています。
- 1950年代以降、非同期CPUのさまざまな実装が存在していましたが、テクノロジーはまだ成熟しておらず、生産されていません。コストは同期CPUの製造コストよりもはるかに高くなります。
- エッジ効果の問題もあります。製造プロセスにより、中央のトランジスタとエッジに向かうトランジスタの間にわずかな違いがあります。ダイサイズを大きくすると、この問題がより顕著になり、歩留まりが大幅に低下します。
私は当初、AliKazmiの「1THZプロセッサに到達できますか」という回答に対するコメントとして投稿しました。その場合、クロック速度に制限はありますか？
補遺：
コアの最大数私の知る限り、1つのダイの実稼働CPUは24です。問題のプロセッサはです。 Intel Xeon E7–8890 V4 （Intel®Xeon®プロセッサーE7-8890v4 ）：
- ハイパースレッドつまり、プロセッサには48個のスレッドがあります。
- 60MBのキャッシュがあり、最大3.07TBのRAMをサポートします。
- サーバープロセッサであるため、同じプロセッサに複数のプロセッサを接続できます。マザーボード（この場合、マジックナンバーは8で、合計192コアと384スレッドになります）。
- プロセッサのTDPは165WTDPであるため、適切に機能するには専用の冷却装置が必要です。
- ダイサイズは456.12mm ²です。
- プロセッサの価格は約7200ドルです。
これをCorei7–6950X（Intel®Core™i7-6950Xプロセッサエクストリームエディション）と比較してください。それ自体が非常に強力なプロセッサですが、コアは10個しかありません。
- ハイパースレッドなので20スレッドです。
- 25MBのキャッシュがあり、最大128GBのRAMをサポートします。
- デスクトッププロセッサなので、次のことができます。 1つのプロセッサのみをマザーボードに接続します。
- プロセッサのTDPは91Wです。
- プロセッサの価格は1649.99ドルです。
- ダイのサイズは246.3です。 mm ²。
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ご覧のとおり、ダイのサイズはXeon E7-8890 v4はi7–6950よりもはるかに大きく、14個のコアと28個のスレッドもあります。問題は価格ですが、多くの人がプロセッサに7200ドルを支払うことをいとわないというわけではありません。私は筋金入りのパワーユーザーであり、かなり長い間プロセッサによる制限を感じていなかったので、プロセッサにそれほどお金を払っているとは思いません（16歳に戻ってもっと考えた場合を除いて）強力なコンピューターは私に自慢する権利を与えてくれました（それは私が女性を感動させるのに役立つと思いました、ええ、若くて素朴であることについて何か;-)））。それらのサイズでの収量はひどいものになるからです。私の知る限り、ダイ全体が同時に製造/印刷されるため（プロセッサが持つすべてのコアを含む）、エッジのトランジスタが故障しやすいというエッジ効果の問題が発生します。