細談CPU低功耗技術原理

產品質量形成的各個過程和活動，其狀態和結果，相對於規定的要求，往往都會產生變異，這些變異一般可分為正常變異和異常變異。那麼，CPU低功耗技術原理是什麼？歡迎大家閲讀！更多相關信息請關注相關欄目！

·製程提升

要想解決CPU的高功耗，製程的提升是最直接的改善的方法。一條粗的電阻絲和一條細的電阻絲誰的功耗大，對於稍有電學知識的人來説是個很容易理解的問題。這也有助於我們來認識製程改進是如何達到降低降低功耗的目的。在CPU中同樣使用到了電路與各個細小的元件連接，雖然這些電路及其細微，但由於如果全部連接起來的話像CPU這樣的超大規模集成電路的線路長度將達到一個恐怖的數量級，功耗就會在這些線路中被轉換熱量。而製程的提升則把這些線路變得更細，功率也可藉此而大幅下降。用65nm工藝製造的奔騰 D 850，比起90nm工藝製造的製造的同樣CPU來功耗下降30W就是最好的佐證。

·降低電壓

高電壓是造成功耗提升的一個重要因素，電壓與功耗總是成正比的關係。在CPU中最大功耗可由核心電壓×最大電流簡單計算而估得。通常CPU內部的電流都是不可減小的，而且集成電路都屬於高電路設備，目前CPU中最大的電流已經達到了60W以上。因此雖然供給CPU的'電壓並不大，但與大電流相乘後，帶來的功耗也是不容忽視的。不過正因為電壓的基數小，即使降低的幅度不太大，所帶來的功耗下降仍然相當明顯。不過電壓並不是説降就能降的，一旦降得過低，內部的CMOS管就會變得及其不穩定，工作可靠性也隨之大大降低。這還必須進行徹頭徹尾的技術改進和材料改進才能達到。

·減少晶體管數量

CPU界總是使用晶體管數量來衡量，集成技術的高低，老大Intel更是這一方式的忠實擁護者，按照摩爾定律所説的18個月晶體管數量翻一番的速度進行增長。在Prescott核心的奔騰 4上，晶體管數量就達到了已經達到了1.69億個的水平，比前輩Northwood核心增加了兩部以上，因此雖然工藝更先進，但功耗反而繼續提升。並且隨着多核心和大緩存技術的流行，晶體管的數量也直線成幾何速度增長。數以億計的晶體管本身就是個消耗能源的大户。在相同製程下，越高的晶體管數量擁有越低的功耗已經是一個既成的事實。通過優化設計，減低晶體管數量是一行之有效的降低功耗手段。

·降低頻率

實際上過於注重頻率的提升，也是導致CPU功耗日益加大的重要因素。在以前看來頻率是衡量CPU性能的最重要標誌，關於頻率並不能和性能劃上等號的説法直到近年才被消費者所意識到。要想提高頻率有很多方法，如採用全新的設計、提升電壓、製程提升等。但來得最簡單直接的卻是採用超長流水線設計，在此設計中CPU的流水線被分化得相當詳細，頻率提升的空間也相應增大。這就如同更詳細的生產流水線擁有更高的效率一樣。但問題在於這樣的流水線延時和錯誤率也極其低下，導致最終CPU效率也直線下降，性能反而不佳。而且由於採用更多的晶體管增大了CPU的功耗。奔騰 4和奔騰 D就是這一設計的最顯著應用，在市場上這些CPU總是頻率最高者，功耗也同樣如此。降低流水線等級在近年來看也得到了CPU廠商的大量採用，就連Intel都啟用了短流水線設計的酷睿2 來迎合這一趨勢。