为什么这两年的手机、CPU、显卡等硬件性能发展均停滞不...

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geilidc

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[LV.10]以壇為家III

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樓主

發表於 2017-1-4 15:31:34

打个比方
最简单的一个道理：最初的时候好比在白纸上作画，信马由缰，任君挥洒。到后来纸上所留空隙不多，当然就捉襟见肘了。非是公司垄断缺乏创新动力，而是臣妾做不到啊！
技术层面
1. 顶层设计
工程师设计、制造芯片考虑的不仅仅是性能一个参数，而是在速度、功耗、面积、成本等各方面进行权衡，找到最优解。题主问为何最近几年性能不见质的飞跃，那是因为之前是在白纸上作画，还谈不上这几个因素之间的取舍。而发展到今天，技术触碰到了短板，必须在以上因素之间进行取舍，为了考虑功耗、成本等因素，芯片的速度受到了掣肘，也就不能像之前一样丧心病狂地增长了。（大自然似乎到处都是这种规律，自然而然形成一个负反馈系统，阻止事物无休止的增长发展，从而达成一种均衡。也不知道哲学上对此有没有定义OTZ）
2. 底层实现
大自然具体是如何阻止芯片性能进一步提升的呢？
理工科学生大都知道IC界有个“摩尔定律”，价格不变的前提下，单位面积的芯片集成的晶体管数目越来越多，不可避免地，芯片中互连线的长度和规模也在增加。其结果就是一个信号的传输约有超过一半的时间耗费在互连导线上。这是时序方面的掣肘。
在功耗方面，晶体管数目的增加必然会导致整个芯片的功耗上升，大家想必已经对动辄七八十度的CPU温度见怪不怪了。由于电池技术发展迟缓，移动电子设备又需求爆棚，因此功耗的问题也限制了芯片性能的飞速提升。
在芯片制造方面，想象一下在20纳米乃至十几纳米的尺度上，对每一个晶体管进行精确的制造，其难度有多大！在接下来的时间里，晶体管的线宽每减少1纳米，都是工程师们日日夜夜绞尽脑汁、头发掉一地的成果。虽然身处这一行很苦逼，但也时常觉得IC挺高大上的，集结了多少人类的智慧啊！
3. 软硬件协同
题主也提到了，软件的优化对于彻底发挥硬件性能是很重要的。Nvidia和AMD就是典型的两家在软件和硬件方面各自具有优势的公司。各个公司的CPU、GPU等处理器一直在做硬件和软件的同时优化，这两者会一直相互促进、相互提升下去，缺了谁也不行。至于题主说的“硬件发展到头，未来是软件优化的天下” 这个倒不会，至少硬件目前还未发展到头，但是发展速度肯定是要降下来了。
总结
说到底，任何事物的发展都不会一直保持较高的势头持续进行下去，我们只不过刚好走到了速度降下来的阶段而已。大道至简，大概如此。