芯片制程与功耗，运算速度关系

首先芯片制程越小，功耗越少，运算速度越快。
芯片内部实际计算单元用到的都是二极管。
二极管是什么？
二极管是一种半导体，实际它是单向通电的，和我们普通电线做对比，普通电线正负极对调仍然可以通电，只不过是电流方向改变了而已，但是二极管是只有在正负极接对时才通电，解反是不通电的。

下面以水管止逆阀为例，该阀门只能朝一个方向打开，若水流与打开方向不一致时，则阀门就会自动闭合上。如下图所示，有两个1米高的水桶，当向A中倒水时，止逆阀就会闭合，水流不会像C桶流动；当向C桶倒水时，止逆阀就会自动打开，水流就会顺着管子向A桶流动，当A，C两桶的水都满了时，水就不会流动了。此时，用一个压力表放在Y位置测量水压，水压就等于两桶的水位高度，认为Y处水压为1米水柱高。

上图中下半部分圆圈，抽象出蓝色表示水桶满水状态（如C所示），空白色表示水桶未满状态（如A所示）。
1. 根据上面的简单原理，现在来实现一个更复杂一点的水管网路。此时它有三个桶加两个止逆阀，三个桶初始状态都是满水状态，Y处的水压是1米水柱高，如下图所示，要维持Y处水压状态，则A和B桶都必须是满水状态才行，否则，只要有一个水桶水高不够1米，则该桶侧对应的止逆阀就会打开，从而就会导致Y处水压达不到1米水柱高。

这可映射到逻辑电路中的与门，逻辑关系就是只要A和B不同时为1时，Y处就等于0。

2.这里又设计一种管路，如下图所示，两个止逆阀的方向换一下，水桶初始状态为空桶。此时，只要向A或B中任何一个桶中加水，直到加满为止，Y处的水压都会变为1米水柱高，也就是A或B只要有一个为1，则Y就会等于1。这里对应的就是逻辑或门。

3.采用其他多重组合方式，可设计出7中门电路，逻辑关系如下图所示：

根据上面这些电路，再通过门与门之间串并联组合，就可得到实现复杂功能的电路，比如实现加减法等。
这里为了简化思路，可把这些计算的单元都打包成一个桶，则它的Y状态要么是1，要么是0，但不管如何，这些桶都要能装水才能表示出状态来。

芯片开始运算时，要先往这一大片桶里要么装满水，要么倒掉水，当这些桶比较大时，装水倒水的时间都要长很多，而桶越小，要往里装的水也越少，相应的时间也就越短。因此，桶越小耗水量和处理速度就越快。
那么，这一大片水桶是怎么达到计算目的的呢？
假如设计了一条指令：01000001 00010100 00100000 00010011
这串数字是告诉这片水桶，是装水还是倒水，这串数字又分成四段，分别表示的意思是：
0100 0001; //寄存器存入1
0001 0100; //寄存器数字加4
0010 0000; //乘2
0001 0011; //加3
也就是，这些桶都统一根据这条指令来装水和倒水，干完这批活后，大家再接下一条指令，下个指令来之前千万不要乱动。
这些桶很听话也很牛，干活很迅速，1秒可装水倒水3.2G次，也就是32亿次，这就是芯片的工作频率，它必须在统一的时间间隔发送一批带完整指令和数据的操作码给门电路。

因此，现在芯片工艺制程都往小做，28nm, 12nm，7nm，5nm。但是小到一定程度就非常困难了。很好理解，这些桶小到一定程度后，之间的间隙也小的不得了，往里装水时，一不小心，就会装到隔壁桶里去了，这就是电子的隧穿效应。
目前一些芯片，RK3399是28nm，展讯T618 12nm，MTK 天玑1000是7nm，高通X55 7nm，华为巴龙5000 7nm, 华为麒麟990 7nm,  高通X60 5nm，高通875 5nm。


备注：参考网址

最后

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