CPU 能否和内存集成在一起？

pgl147258 2015-04-03

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【林灿斌的回答(68票)】:

这不是早有了吗？实际上这个目前是不存在任何技术问题的，有的只是基于成本等因素的考量。

高通MSM8960等手机上的内存和SoC就是PoP（元件堆叠装配技术）。

手机上有很多款产品都采用了这种技术，除了高通还有德州仪器、MTK等等，历史非常悠久了。

像我们熟悉的小米手机2，熟悉电脑装机的朋友一看“尔必达”就知道这玩意是个内存颗粒了，那么CPU呢？你把整块主板翻个遍都找不到APQ8064，因为它和内存颗粒像我们熟悉的小米手机2，熟悉电脑装机的朋友一看“尔必达”就知道这玩意是个内存颗粒了，那么CPU呢？你把整块主板翻个遍都找不到APQ8064，因为它和内存颗粒结♂合到了一起。

零距离连接，要拆下来可以用热风枪使劲吹（中间是锡），然后用镊子钳下来。零距离连接，要拆下来可以用热风枪使劲吹（中间是锡），然后用镊子钳下来。

这就是所谓的Package on Package，又称Missionary Position

其实下面这个才是[ 上层储存(RAM or ROM)，下层逻辑 ]其实下面这个才是[ 上层储存(RAM or ROM)，下层逻辑 ]

至于PC平台不采用，显然是至于PC平台不采用，显然是散热问题，另外带来的性能提升也不明显，反而会让后期升级非常不便，相对成本来说也不划算。只有手机这样低功耗、寸土寸金的设备才会用这种传教士式堆叠技术，啊不对，是元件堆叠装配技术。

这可以集成相对大容量的内存，例如小米2的单片2GiB的内存。而其他集成方法，还有像电子类的工科大学生们所熟知的“51单片机”之类的。

【段阡的回答(12票)】:

目前排名第一的 @林灿斌答案讲了：实际上这个目前是不存在任何技术问题的，有的只是基于成本等因素的考量。

遗憾的是只提了一个擦边球POP，也并没有解释清楚基于成本是怎么考量的所以我们放弃不这么做。

现在好一点的CPU都已经PoP(package on package)了，属于2.5D的范畴

在主流高端CPU都已经实现了，就放一张示意图

好吧，这样也算是封装在一片芯片里。这没问题，成本上也没问题。但可能并不是真正做在一片上。

仅就封装而言我也说不了什么更多的了。

然后解释一下为什么现在只能将logic电路跟memory分开，而根本无法(不会)做到一片晶片上，我想这才是重点

原因当然很简单，原理不一样导致工艺线不一样(Processor最小单元是一个HKMG，而memory如果是DRAM的话个能需要一T一C，而NAND的话要SONOS……反正工艺都不一样)。这也就是为什么台积电不太做得好memory的原因。

逻辑电路和内存的制造工序不一样，说通俗了就是：

比如做一个披萨，要一半是海鲜的一半是烧肉的，可有个限制就是要么不加料要么整个饼都加同一种料(这是平面工艺的精髓)

因此呢，胡乱来做可能会得到一块五味杂呈没办法吃的(当然你觉得很美味我也没办法╮(╯▽╰)╭)

如果披萨还能吃的话，那芯片上的晶体管和电容这么来可完全是没办法用的。

厉害的大厨当然有，相信你也想得到，非要做的话，就先在半边加个可以跟面饼分开盖子，然后可以开始撒料啊烘烤啊，做完之后把那半边的盖子连着上面撒的料移开；然后再把盖子盖在之前加工好的部分，然后撒料烘烤另外之前被盖子挡住的面饼。勉强还是能做。

不过要承担的风险是一个饼被烤两次，先做完的口味要被烤第二次，口味自然不好，料也浪费一倍，就是浪费时间也不节约成本。

在这个一切以成本看齐的半导体制造业，连面饼都只能是Si没得选的情况下，不会那么奢侈。

把他们做在一起的产品当然有很多啦，google一下embedded memory就好了。这样我们就可以花稍微贵一点点的钱尝到两个味道而不用买两块pizza~

【Belleve的回答(10票)】:

一票微控制器都有集成内存，不仅集成内存连 flash 都有——就是说连硬盘都集成了

这是 Arduino Uno 的图，只有一个大芯片，里面什么都集成

【WenxiaoYu的回答(4票)】:

1、不管是CPU还是Memory都是由Transistor构成的（不考虑DRAM的充放电，那个更慢），每个Transistor有0和1两种状态。在这两种状态之间切换是需要时间的。

2、CPU内部的寄存器/ALU的运行是被一个个时钟cycle推动的，频率越高cycle越小。电信号在传递的过程中也是需要时间的。

如果把内存直接集成到CPU上，因为面积过大，离CPU最远的内存单元需要更长的时间来传递电信号，没法与CPU同步。直白点说，如果CPU在这个cycle上要往远处的内存上写个数据，然后下一个cycle就要读（假设没有pipeline），读的时候这个数据还没被写到内存上呢。怎么办？只能是让CPU把数据往靠得近的内存上写，然后写不下了就把里面内存的数据放到外面，读数据的时候也是就近读，读不到了再查离得远的，这不就是cache么。。。

最后，cache用的是速度快的SRAM，memory用的是速度慢但是便宜的DRAM，成本上也不一样。多级缓存能够满足performance的情况下，没必要用大块的SRAM来集成在CPU上当内存。

【李柯言的回答(3票)】:

你的意思是L3大到能当内存用？大王你造吗，世界上绝大多数工程问题的根源，就是甲方不给钱

【知乎用户的回答(1票)】:

去年AMD发过一个PPT，截几个图吧。有兴趣可以去看看这个PPT，AMD和海力士开发HBM。http://img./1/2014/05/HBM.pdf

比上面那些高大上太多。

【知乎用户的回答(2票)】:

转载：百度百科，单片机定义

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。