什麼級別的工藝才能支持128位處理器的製造?

01-16

如果我們需要製造128位地址匯流排，128位甚至256位數據匯流排的128位通用處理器，那麼什麼樣的封裝能滿足要求呢？在現代處理器3~~4G
的這個工作頻率上，安排這麼大量的匯流排連接，那麼保守估計需要1500~~2500個針腳的封裝才能穩定工作（需要大量的供電和接地針腳來瓶很電流和改善
信號質量），而且這麼高密度的，還有大電流，估計要12~~24層布線，設計生產這樣的一塊PCB本身就是挑戰電子製造業，至於良品率和價格就不敢想了。

對於現代的CPU廠商來說，做出128位或者256位處理器在技術上沒有太大的障礙，並且x86的有些寄存器就是128bit的，之所以沒普及，主要的原因是市場還不太需要。

真要到128位時代，需要：

1、內存技術跟上（全面使用128bit作為一個基本單元，要知道對於RISC來說，訪問必須是對齊的）：這其實不難，麻煩的是如果內存指針也是128bit的，那麼對於內存來說，浪費是很大的，都知道64位Windows比32位需要更多的內存，其中一大因素就是用來保存從32bit擴展到64bit的指針，對於128bit來說，指針佔16位元組，實在是太多了。

2、編譯器、彙編指令擴展到128bit，這雖然也不是難事，但目前彙編指令的編碼還是夠用的，擴展到128bit以後會不會有浪費還很難說。

3、操作系統、配套軟體也要跟得上。其實除了科學計算以外，民用PC一般很少用到很高的計算精度，擴展到128bit以後，軟體大小也會增加，效率的提升肯定有，但硬體、軟體成本也都增加了。

4、硬體支持，這不是最困難的，其實現在的廠商也是有能力做的。

128位所帶來的速度提升並不顯著，對於民用市場來說需求並不大，要知道中國很多很多網民還生活在32位時代呢（不要以為全國人民都生活在北上廣），64位都沒普及的，廠商沒動力做128位的東西。

要知道，64位的支持在十年前就有了，但全面推廣64位還是這幾年的事情，要是沒市場，廠商做出來128位處理器賣給誰？

2000根針腳不算困難，去看看伺服器CPU吧，一個伺服器那麼多CPU不是也都好好的么。封裝也不是太難的事情，大不了良品率差一些，無非就是貴一點。

所以在我看來，這不是太難的事情，至少我覺得Intel這麼多年還是有一些技術積累的，我相信對於Intel來說，肯定不是難事。

設計角度：

假設題目限制不能simd或vliw.我真不知128bit的數據有什麼應用。

我所知絕大部分信號處理都是8bit定點。這兩年才推廣32bit，因為overhead不大，而flexibility有所增加。

如果是128bit的地址。這更沒必要了，商用cpu也用不上40位以上的定址。除非那種1bit加密成10多gb的應用？？

只考慮片上：SRAM - cache - CPU

加入simd, sub-word, vliw. 信號處理中非常常見1-4kb的數據線。但那個多是以低數讀一頁內存到cache上(這裡cache可以用SRAM , 也可以用FF)，然後cpu再一點一點計算。同時那些CPU(或許叫gpu dsp-core)也有幾十上百處理單元。然後這些單元用比如10cycle處理那一頁cache.

片間互連: SDRAM - SRAM

這個引角確實是個問題。參考其它答案。

未來，3d ic肯定會出現，不是現在這種stack, 或tsv,是monolithic 3d!那時互連加強，SDRAM 可算片上了，位寬會飛起。

貌似問的是封裝工藝，可是上面回答的都是製造工藝。

謝 @梁邦邀，知乎第一邀，本來想昨天貼答案，晚上沒騰出時間，今天特地來答。

題主的問題，可以分割為以下幾個方面：

1. CPU針腳數

2. 主板布線層數

3. CPU生產工藝

4. 128bit 處理器技術

我挑自己能答的答，乾貨不足的留給後來人。

1. 關於CPU針腳數

（2015-1-29注，評論區有人提工作站的CPU，本文寫出的東西都是基於手上的資料，而這些資料都是關於PC的，所以工作站不在包含之內。）

目前intel的CPU，引腳數為1364（部分如81348這種為1357，四個角的引腳有差別）

I7-4980

intel 81348

而一個CPU的外設一般只包含這幾個方面：

和位寬有關的外設也就只有PBI（Perilheral Local Bus）

而指令位寬頻來的功耗（也就是題主所說的增加供電電流和接地面積），據我所知，處理器廠商不是通過增加引腳來解決的（面積越大發熱量越不好控制，當然增加引腳不代表增加面積），而是通過提升工藝（晶元尺寸和蝕刻尺寸）和IC設計方式（mos的堆疊方式？好像是這樣說的，歡迎IC設計方向朋友指正。）

所以，128bit指令集的CPU，就算會生產，其引腳個數也不會有多大改變，或者按照常規的向下兼容的尿性，根本就不會改變，還是會是FCBGA1364。

2. 主板PCB的布線層數

12-24層？民用的根本不可能到這個級別，增加PCB層數的作用是：1.提高抗干擾能力（工控機） 2.提高可靠性（伺服器） 3. 增加外設（在主板上加一堆跑馬燈，沒事可以弄個跑馬燈什麼的，分分鐘教你什麼叫酷炫，對，我就是再黑alienware）

目前民用的主板，大多數都是四層的，伺服器級別的是六層居多，也有八層十層的，上十二層的應該到軍品級別，或者有特殊用途。不多廢話，上圖

3. CPU生產工藝

這部分可說的不多，總結起來就是在一塊Si上堆mos管，堆完了在弄一封Si繼續堆，層疊好幾層之後就大功告成了，工藝越好堆的越多，但也不是堆得越多性能就越好，還是和IC設計有關，不然也不會有那麼多「高頻低能，人傻錢多」的CPU了。

不過既然有64bit雙核的CPU，128bit的CPU不在話下，雙核128bit的也是分分鐘的事情，根本就毫無壓力。

4. 128bit 處理器技術

這一部分，上面的幾位知友答案很詳細，就不班門弄斧了。

以上

For comparison, 128-bit wide registers and SIMD instructions had been present in the 32-bit x86 architecture since 1999, with the introduction of SSE.

Emotion Engine

想多了， GPU 早就流行 128 位， 256 位，512 位的了。

CPU 不提升的原因是因為沒有必要。因為 CPU 針對通用應用，而通用英語對 128 位以上的帶寬沒有明顯需求。

GPU 的計算通常會呈現出更明顯的規律，這些計算用 128 位以上優化是可行的。

而通用 CPU 在相當長的時間裡，恐怕將止步 64-128 位，因為應用程序不需要。32 位是傳統整數的寬度，64 位是擴展，但即便在 64 位 CPU 上也仍然使用著 32 位整數。64 位更大的意義恐怕是浮點處理。但即便浮點處理，用 64 位基本也夠了。更大的字長不但沒有好處，反而有壞處。