Процессоры относительно невелики, и инженеры постоянно стараются сделать их меньше и получить больше транзисторов на одной поверхности.
Почему процессоры не больше? Если умирает примерно 260 мм 2, то вмещает 758 миллионов транзисторов (AMD Phenom II x4 955). Тогда 520 мм 2 должен быть в состоянии удвоить количество транзисторов и технически удвоить тактовую частоту или ядра. Почему это не сделано?
Есть много технических проблем (длина пути становится слишком большой, и вы теряете эффективность, электрические помехи вызывают шум), но основная причина заключается просто в том, что многие транзисторы будут слишком горячими для адекватного охлаждения. Вот почему они так стремятся уменьшить размер матрицы - это позволяет увеличить производительность при тех же тепловых уровнях.
В целом, вы правы: в краткосрочной перспективе увеличение параллелизма не только жизнеспособно, но и является единственным выходом. На самом деле, многоядерные процессоры, а также кэши, конвейерная обработка и гиперпоточность - это именно то, что вы предлагаете: увеличение скорости за счет увеличения использования микросхем. Конечно, сжатие геометрии не сталкивается с увеличением использования площади матрицы. Тем не менее, урожайность является большим ограничивающим фактором.
Выход штампов увеличивается обратно пропорционально размеру кристаллов: большие штампы с большей вероятностью "ловят" ошибки пластин. Если ошибка матрицы попадает в кристалл, вы можете выбросить ее. Доходность кубика явно влияет на стоимость кубика. Таким образом, существует оптимальный размер кристалла с точки зрения затрат и прибыли на кристалл.
Единственный способ произвести значительно большие матрицы - это объединить отказоустойчивые и избыточные структуры. Это то, что Intel пытается сделать в своем проекте Terra-Scale (ОБНОВЛЕНИЕ: и то, что уже практикуется в повседневных продуктах, как указывает Дэн).
Несколько ответов, приведенных здесь, являются хорошими ответами. Существуют технические проблемы с увеличением размера процессора, и это приведет к гораздо большему нагреву. Однако все они преодолимы при достаточно сильных стимулах.
Я хотел бы добавить, что я считаю, что центральный вопрос: экономика. Процессоры сделаны в таких пластинах, с большим количеством процессоров на пластину. Реальная стоимость изготовления зависит от платы, поэтому, если вы удвоите площадь ЦП, вы сможете разместить на пластине только половину, а цена за ЦП удвоится. Кроме того, не вся пластина всегда получается идеальной, могут быть ошибки. Таким образом, удвоение площади удваивает вероятность дефекта в любом конкретном процессоре.
Поэтому с экономической точки зрения причина, по которой они всегда делают вещи меньше, состоит в том, чтобы получить лучшую производительность / мм ^ 2, что является определяющим фактором в соотношении цена / производительность.
TL; DR: в дополнение к другим упомянутым причинам удвоение площади ЦП более чем удваивает стоимость.
Добавление большего количества транзисторов к процессору не делает его быстрее.
Увеличенная длина пути == более низкая тактовая частота.
Добавление большего количества транзисторов увеличит длину пути. Любое увеличение должно использоваться ценно, иначе оно приведет к увеличению затрат, тепла, энергии, но уменьшит производительность.
Конечно, вы всегда можете добавить больше ядер. Почему они этого не делают? Ну, они делают.
Ваше общее предположение неверно. Процессор с кристаллом двойного размера не означает, что он может работать с двойной скоростью. Это только добавило бы больше места для добавления большего количества ядер (см. Некоторые многоядерные чипы Intel с 32 или 64 ядрами) или больших кешей. Но большая часть современного программного обеспечения не может использовать более 2 ядер.
Следовательно, увеличенный размер кристалла значительно увеличивает цену без увеличения его высоты. Это одна из (упрощенных) причин, по которым процессоры такие, какие они есть.
В электронике SMALLER = FASTER 3GHz должно быть намного меньше, чем 20MHz. Чем больше межсоединений, тем выше ESR и медленнее скорость.
Удвоение количества транзисторов не удваивает тактовую частоту.
Стоимость производства сырых вафель является фактором. Монокристаллический кремний не свободен, а процесс рафинирования несколько дорог. Таким образом, использование большего количества вашего сырья увеличивает стоимость.
Большие живые существа, искусственные или нет, как динозавры, являются неудачниками. Соотношение площадь / объем несправедливо для их выживания: слишком много ограничений по энергии - каждая форма - внутри и снаружи.
Думайте о ЦП как о сети связанных узлов (транзисторов). Чтобы обеспечить больше возможностей, количество узлов и путей между ними увеличивается до некоторой степени, но это увеличение является линейным. Таким образом, одно поколение ЦП может иметь миллион узлов, а следующее - 1,5 миллиона. При миниатюризации схемы количество узлов и путей сокращается в меньшую площадь. Текущие процессы изготовления до 30 нанометров.
Допустим, вам нужно пять единиц на узел и пять единиц расстояния между двумя узлами. Сквозная линия, по прямой линии вы можете создать шину из 22222 узлов в 1 СМ пространства. Вы можете сделать матрицу из 493 миллионов узлов в квадратном CM. Конструкция схемы - это то, что содержит логику процессора. Удвоение пространства - это не то, что увеличивает скорость, это просто позволило бы схеме иметь больше логических операторов. Или в случае многоядерных процессоров, чтобы позволить схеме обрабатывать больше работы параллельно. Увеличение занимаемой площади фактически уменьшит тактовую частоту, потому что электронам придется преодолевать большие расстояния в цепи.
