laputa38 wrote:
以外行人的看法
只要不要有廢熱的問題,愛多快都不是問題
還是有問題，基礎限制中有一條，任何實體或波等的移動 (i.e: 訊息傳遞) 都不能超過光速
(相對論)
不過現知的量子力學中，有例外
雖然「比喻」這種東西，本來就是拿「不同的東西」來作相對說明，
本來就不可能完全一樣
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不要忘記處理器這種東西是個工具，
重點不是在它自己跑多快，而是在它完成 Task 的工作輸出速度 (單位時間下的運量x距離)
要拿小轎車載貨，光提高速度不是提昇它完成 Task 效率的辦法，
你可以有的不同作法來提升他完成自家 Task 的工作輸出速度 (單位時間下的運量x距離)
1) 改產品 architecture：變成客貨兩用車、小貨車、大貨車、貨櫃車...
(手機用、桌機用、伺服器用、ASIC farm等)
如上面有人提的回到用低密度處理器 farm 的作法，也有人已經在作
不過不是回到那種一台電腦佔滿一個房間的作法，
而是拿「大量的高能效、但單一顆的輸出效能很低」的處理器 (如百顆以上的 Atom) 組成一台
這個是對 General x86 / ARM 處理架構的作法；對特定需求的話，可用 ASIC/DSP 來作
並強化各組成 Block 的技術，改良引擎、輪胎、傳動、懸吊... 等的技術能力
(目前主要作法之一)
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2) 改多核心、多處理器：一台來運不夠快、你可以同時派 2 台、4 台、一整個車隊來一起運
(目前主要作法之二)
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3) 基礎結構的轉換：變成火箭車、翼地效應載具、螺旋槳機、噴射機、協和客機...
基本定義上都是「載具 (處理器)」，目前在往 3D 電路的方向嘗試中
目前 Intel CPU 上講的 3D，其實比較偏把平放的東西立起來，
但這路線也還是繼續在走，如近日宣布的 3D Xpoint 技術 (記憶體用)
(不過相對的貨台堆疊太高的話，會讓散熱問題更惡化些)
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4) 乾脆外包給貨運公司，你只要付錢就好，他們去想辦法使命必達：雲端運算
時脈 - 維基百科
擷取其中一段：
對某些CPU來說，將時鐘頻率降低一半（降頻），一般來說性能也將降低一半，同時此CPU產生的熱量也將減少到原來的一半
與此相對的，有些人試圖提高CPU性能，為此他們嘗試讓CPU運行在一個較高的時鐘頻率上（超頻）[1]。對他們來說他們的超頻行為可能會很快受到下面一條或者兩條條件的限制：
● 在一個時鐘脈衝後，CPU的信號線需要時間穩定它的新狀態。如果上一個脈衝的信號還沒有處理完成，而下一個時鐘脈衝來的太快（在所有信號線完成從0到1或者從1到0的轉換前），就會產生錯誤的結果。芯片製造商制定了「最高時鐘頻率」的規範，並且在出售芯片之前對它們進行測試確保它們符合「最高時鐘頻率」的規範。測試將執行最複雜的指令，處理最複雜的數據模型確定使用的最長處理時間（測試在最合適的電壓和穩定保證CPU在最低性能下運行），保證最高時鐘頻率時不會發生衝突。
● 當信號線從1轉換到0狀態（也可以是0轉換到1狀態）時，將會浪費部分能量使之轉換為熱能（主要是內部驅動晶體管）。當CPU執行複雜指令，由此進行大量的1狀態0狀態之間的互相轉換時，更高的時鐘頻率將產生更多的熱量。如果產生的熱量不能被散熱系統及時帶走，晶體管將可能因此過熱損壞。
簡單的說：就是時脈如果太高，廢熱無法有效降低，會導致晶體管過熱損壞。
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電子遷移現象（電遷移效應）
↑ 超高倍顯微鏡下，電子遷移現象造成線路孔洞
指電子的流動所導致的金屬原子的遷移現象。在電流強度很高的導體上，最典型的就是IC內部的電路，電子的流動帶給上面的金屬原子一個動量（momentum），使得金屬原子脫離金屬表面四處流動，結果就導致金屬導線表面上形成坑洞（void）或土丘（hilllock），造成永久的損害，這是一個緩慢的過程，一旦發生，情況會越來越嚴重，到最後就會造成整個電路的短路（short），整個CPU就報銷了。
「電子遷移」現象受許多因素影響，其中一個是電流的強度，電流強度越高，「電子遷移」現象就越顯著。從CPU的發展史，我們可以發現，為了把CPU的die size縮小，IC越做越小，線路做的越細越薄，如此，線路的電流強度就變的很大，所以電子的流動所帶給金屬原子的動量就變的很顯著，金屬原子就容易從表面脫離而四處流竄，形成坑洞或土丘。
另外一個因素是溫度，高溫有助於「電子遷移」的產生，這就是為什麼我們要把CPU的溫度維持在70以下。
溫度，就是原子的運動程度，原子一直在運動，運動愈激烈，溫度則愈高
絕對零度（-273度c），是指原子呈靜止狀，不運動。故不會有比絕對零度還低的溫度。
晶體管線路 溫度愈高，代表分子運動愈激烈，在此狀態下，電流會更容易帶走"線路分子"（電子遷移現象）
亦即：線路的分子會被電流帶走，造成孔洞。孔洞如果持續擴大，最終"斷路"，整個線路斷掉，不導通。
好像是 70 度的樣子，聽說 cpu 如果一直超過 70度，壽命會大減，就是因為電子遷移現象。
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尤其現在 製程 愈來愈小，14奈米、7奈米的，換言之，就是線路愈來愈薄，耐熱能力也愈來愈差。
製程減小，在同樣面積下，可以塞入更多的積體電路，整體運算速度可以大幅提昇，耗電量也更小。
然而線路愈薄、愈細，分子量自然愈少，因電子遷移現象被帶走分子後，更容易造成斷路。
故一昧的提高 "時脈" 已經被確定是不可行的，物理碰壁
除非半體導改用別種物質，不受電遷移現象影響的。比如光子電腦，用光取代電流。
既然"時脈"沒法無止盡的提昇，另一出路則只有：朝「多核心」發展
多線程、平行負載運算、叢集運算、網格運算：
一種演算法，將一件運算工作，打散成多個細小的份量，給許多核心、電腦，共同去運算，最後統合出結果。
目前世界500大超級電腦，幾乎都是這麼運作的，由數千數萬台個別電腦，叢集組成一個大的運算單元。
↑這機櫃架子上每一層，都是一台電腦，數千上萬台這樣的電腦，組成整個超級電腦。
這樣的叢集電腦，軟體自然不是一般的軟體，必須專門為 "平行負載運算"（多線程運算） 而設計，能把一件龐大的運算，打散成數百上千的工作量，給每台電腦去運行，最後再集中結果起來，統合出運算結果。
PC 電腦也是同樣原理的，有 2路、4路 處理器主機板。
單顆 CPU，則有所謂：8核心、16核心、32核心
所以說：多核心 才是大未來
未來的軟體，必定支援多核心。事實上，現在就有愈來愈多最新款大作遊戲，開始支援「多核心」。
單核心運算強，那個只是一時吃香而已。
PC軟體進步太慢，太多的老舊 軟體/遊戲，仍只能單核心運算，故才有"單核心強比較吃香" 這種錯覺。
但未來都是多核心的時代了。現在買那種雙核、4核的，以後電腦都撐不久。
等軟體進化到都可以多核心運行的時候，到時 CPU 速度，就是比核心數了。
chiyenms wrote:
你的回答才是沒有擦...(恕刪)
如你講的真正的 "原問是「現在的 CPU 作法概念下的」時脈問題" 那應該沒有什麼討論空間了
而你回的話像是把原po的意思理解成 "如何把時脈拉高" 很多文章有教如何調高時脈 如果是這樣原po提出這一討論就實在沒有那個
意義了 而討論裡面 99％的人跟你講的東西違背 那你講的東西是不是自打嘴巴？
或許你講的是對的 但這討論串99％除了你以外 都是離題了
標題是"為什麼CPU時脈已經停滯不前好幾年了？"
那我們所理解的意思是 是什麼原因導致 過去10幾年來 時脈無法成長
我實在無法理解為什麼你能翻成 "現在的 CPU 作法概念下的」時脈問題" 那實在沒有討論的意義 如果講的是i7xxxx 那為什麼
時脈才3～5ghz 那就很簡單回答阿 因為intel 這樣設定的....... 這樣意義是？所以根本不是討論這問題
從過去的到現在 cpu的進步 最顯著的進步在於 材料上替換與製成的進步改革 如果尋找到更好的可代替性材料
也就可以很理所當然的用現有的架構 替換成新的材料 而人類也都是一直這樣做
回文有提到
"光子電腦、量子電腦這種 20、30 年前就有的概念，但現在也還沒完成組件的概念驗證，一點實用成果都還沒有的「其他作法」"
這是錯的 現在早就有這樣的東西 而非沒有做出來
另外你有說 1.光子電腦、量子電腦的時脈比較基礎會和現在的 CPU 作法相同嗎？
這就要問說你了解 光子 與量子的特性嗎？ 不然我很懶得回答
不知道的話自己爬爬文在來
2.假設換材料後現存的 CPU 作法電子在載體中的移動率都可以顯著拉高、
或是用上常溫超導體，那你的論點是不是又直接破掉？
我的回答如同上 真的要先了解特性在來 討論東西不然基礎點不一樣 真的是在雞同鴨講
不用講常溫超導體 直接給你低溫超導體 你一樣也無法超越 這是基礎點的不同 真的是
一個用車子比飛機這種概念 喔我用這種比喻也不是很恰當 應該是飛機比爬行才對
你這就跟你樓上的那位講的一樣：
"載子遷移率雖然是固定的
但是透過縮小元件一樣能拉高時脈阿...
然後近年來載子的遷移速度有加的趨勢
早些年是透過應力擠壓通道來增加遷移速度最近則是在矽裡摻鍺了"
如果知道這些東西的話 你們是否也能一起了解 提昇的幅度是多少呢？
重點是提昇了多少 數據要出來 不是知道有個有提昇就在那邊 喇喇喇
在44樓有人貼出了一些wiki的東西 你們可以去看一下
很多東西可以不用為了反駁而反駁
純粹討論串 可以搞成這樣也很厲害
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