不断增长的CPU引脚

jek9528

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我们知道，信号地线能够起到隔离和屏蔽干扰信号、增强传输可靠性、提高传输速度的作用，因此工程上应用十分普遍。显示器接口的15根线中就有5根地线，每一根信号线都对应了一根信号地线。再譬如打印机数据线，这个25针的接口有8根信号线，也有8根信号地线，信号地线与信号线是一一对应的。       除了信号地线，电脑里还有另外一种地线——电源地线。硬盘电源线中就有2根电源地线，它们分别为+5V和+12V提供电流的回路。有人可能会问：两根地线能否省去一根呢？回答是：No！如果省去一根，剩下的一根电线会因为负荷过重、温度过高而带来安全隐患——电线可能起火！
        使用多根地线的现象也出现在IC芯片上，特别是耗电量较大的IC，其接地引脚数甚至超过信号引脚数。例如LGA 775插座中就有250个供电引脚和273个接地脚，而数据引脚和地址引脚分别为64和32，两者之和差不多是接地引脚的三分之一。
        下图是耗电量较大的Intel Prescott处理器，这张图片清晰地反映了CPU引脚中众多地线的情况。在这里，靠近信号引脚的地线为信号地，靠近电源引脚的地线为电源地，电源地与电源在引脚数量差不多相等。

        当然，电源及电源地的引脚数是根据芯片功率及散热情况精确计算出来的。一个不争的事实是，CPU、GPU等超大规模集成电路的引脚数随着芯片频率和功耗的增加而同步攀升。芯片引脚数攀升还有一个必然的因素，那就是芯片供电电压的降低。我们知道，早期芯片的供电电压为5V，后来下降到3.3V，现在已经降到1V左右。在功耗维持不变的条件下，供电电压降低，势必造成电流升高，而电流升高又必然要求更多的引脚数来分担，否则难以保证安全性和可靠性。虽然这些年来芯片制造商不断引入新工艺、新材料来降低芯片功耗，仍然阻挡不住引脚数增长的步伐。
        透过芯片引脚数量不断增长的现象，我们可以得出这样一个结论：引脚数增加是芯片性能提升的标志。通俗地讲就是：没有数量，便没有质量。