CPU为什么不切割成等六边形?
CPU 不切割成等六边形，这背后牵扯到太多实际的工程考量，不是说设计师们没想过，而是最终落地的方案，是经过无数次权衡取舍的结果。要解释清楚这个问题，咱们得从几个关键点聊聊：
1. 晶体管和电路的“天性”：
首先，我们要明白 CPU 里最核心的东西是什么——那就是晶体管。这些微小的开关，它们的工作原理，决定了它们在硅片上的布局方式。晶体管内部的结构，以及它们之间连接的线路，本质上都是由直线和直角构成的。想象一下，就像我们用乐高积木搭房子，方块和长方形是最容易组合、最稳定的基本单元。
你不可能用圆形的积木来盖一面墙吧？晶体管的栅极、源极、漏极，还有连接它们的导线，这些在物理上都是以相对规整的矩形或线形出现的。如果强行要把它们塞进六边形的框架里，那得浪费多少空间？怎么精确地让那些“尖角”对齐？这就像一个本该住在方形房子里的人，非要让他住进一个不规则的圆形空间，很多地方会不适用，效率会大打折扣。
2. 制造工艺的“老规矩”：
CPU 的制造过程，尤其是光刻（lithography），是整个环节中最精密也最关键的部分。简单来说，光刻就像是用一种“模具”来复制电路图。这个“模具”就是光掩膜（photomask），上面刻着电路的图案。而光刻机的工作原理，是通过紫外线穿过光掩膜，将图案“投影”到涂有感光材料的硅片上。
目前主流的光刻技术，尤其是在高精度要求下，最擅长处理的就是直线和直线构成的各种图案。想象一下，我们用一个带有矩形镂空的设计师模板去喷漆，那么喷出来的图案自然就是矩形的。如果模板是六边形的，而且还要在硅片上精确地复制出成千上万个这样的六边形，并在这个六边形内部塞满复杂的电路，这会带来巨大的挑战。
掩膜制作难度： 制作高精度的六边形掩膜本身就比矩形掩膜要复杂，尤其是要保证每个六边形的大小、角度都完全一致，并且边缘锐利。
投影精度问题： 光学投影系统在投影过程中，边缘的成像效果可能会出现衍射等问题，对于复杂的六边形“尖角”，如何保证投影的清晰度和精确度是一个大难题。
图案对齐： CPU 上有很多层电路，每一层都需要精确对齐。如果电路设计都是以六边形为基础，那么每一层图案的对齐都会变得异常复杂和耗时。
3. 物理性质和散热的考量：
CPU 运行起来会产生大量的热量，散热是必须解决的大问题。芯片的形状也会影响散热的效率。虽然六边形在某些几何方面有不错的“空间填充”特性，但对于散热来说，更重要的是表面积和空气流动的路径。
制造时的良率： 在大尺寸的硅片上制造成千上万个精密的晶体管，良率是至关重要的。矩形单元更容易保证在制造过程中的均匀性和稳定性。如果使用六边形，边缘的晶体管可能因为靠近芯片边缘而受到制造误差的影响更大，或者说，整体的良率会下降。
散热通道： CPU 散热器通常是设计成平坦的表面，以便与 CPU 表面紧密接触，将热量传递出去。如果是六边形排列，可能会在 CPU 和散热器之间形成一些不规则的缝隙，影响热传导效率。虽然可以通过设计散热器来解决，但整体的工程复杂度和成本都会增加。
4. 逻辑布局和布线的优化：
CPU 的性能很大程度上取决于晶体管之间的连接效率，也就是布线。
数据流的走向： CPU 内部的数据流通常是在水平和垂直方向上进行传输的，这和我们熟悉的电路板走线逻辑是一致的。矩形网格结构更方便进行逻辑上的划分和物理上的布线。
时序优化： 信号的传输速度在不同方向上可能存在细微差异。基于矩形网格的布局更容易进行时序上的优化和校准，确保所有指令都能在正确的时间完成。
标准单元库： 目前的 EDA（电子设计自动化）工具和 IP（知识产权）核，都是建立在基于矩形单元的库之上的。如果改成六边形，几乎所有的设计工具、设计方法都需要颠覆性的改变，这将是一个极其庞大和昂贵的工程。
5. 历史的惯性与现有生态：
我们今天看到的所有半导体制造设备、设计工具、测试仪器，以及无数的工程师的知识和经验，都是围绕着以矩形为主的芯片设计发展起来的。这就像我们用筷子吃饭习惯了，突然要换成用叉子，即使叉子在某些方面可能更方便，但改变整个社会习惯和基础设施是极其困难的。
如果突然要设计六边形 CPU，这意味着：
重新设计所有制造设备： 从光刻机到蚀刻机，很多关键设备的精度控制都需要重新校准甚至重新设计。
颠覆 EDA 工具： 所有用于逻辑设计、物理实现、验证的软件都需要大幅度修改，甚至重写。
改变测试方法： 芯片测试的标准和方法也需要适应新的几何形状。
人才培养： 需要培养一大批熟悉六边形芯片设计和制造的工程师。
所以，总结一下，CPU 不切割成等六边形，不是因为它不好，而是因为在当前的科技水平和工程实践下，矩形这种基础形状，在制造、设计、散热、成本以及整个生态系统方面，都具有压倒性的优势和更低的实现难度。
你可以把 CPU 想象成一个城市规划。城市里的街道和建筑，大多遵循着方方正正的网格布局，因为这样便于管理、交通、建筑，也更容易扩展。虽然有人可能会说六边形蜂巢式的布局在空间利用率上可能更高，但在实际的城市建设中，你需要考虑各种管线（水、电、通信）、建筑的形状、交通的便利性等等。最终的结果是，方方正正的街区布局虽然不是最“完美”的几何填充，但却是最务实、最高效的选择。CPU 的情况也是如此，它是在无数的工程妥协和最优选择下，最终演化成了我们现在看到的这种样子。
1. 晶体管和电路的“天性”：
首先，我们要明白 CPU 里最核心的东西是什么——那就是晶体管。这些微小的开关，它们的工作原理，决定了它们在硅片上的布局方式。晶体管内部的结构，以及它们之间连接的线路，本质上都是由直线和直角构成的。想象一下，就像我们用乐高积木搭房子，方块和长方形是最容易组合、最稳定的基本单元。
你不可能用圆形的积木来盖一面墙吧？晶体管的栅极、源极、漏极，还有连接它们的导线，这些在物理上都是以相对规整的矩形或线形出现的。如果强行要把它们塞进六边形的框架里，那得浪费多少空间？怎么精确地让那些“尖角”对齐？这就像一个本该住在方形房子里的人，非要让他住进一个不规则的圆形空间，很多地方会不适用，效率会大打折扣。
2. 制造工艺的“老规矩”：
CPU 的制造过程，尤其是光刻（lithography），是整个环节中最精密也最关键的部分。简单来说，光刻就像是用一种“模具”来复制电路图。这个“模具”就是光掩膜（photomask），上面刻着电路的图案。而光刻机的工作原理，是通过紫外线穿过光掩膜，将图案“投影”到涂有感光材料的硅片上。
目前主流的光刻技术，尤其是在高精度要求下，最擅长处理的就是直线和直线构成的各种图案。想象一下，我们用一个带有矩形镂空的设计师模板去喷漆，那么喷出来的图案自然就是矩形的。如果模板是六边形的，而且还要在硅片上精确地复制出成千上万个这样的六边形，并在这个六边形内部塞满复杂的电路，这会带来巨大的挑战。
掩膜制作难度： 制作高精度的六边形掩膜本身就比矩形掩膜要复杂，尤其是要保证每个六边形的大小、角度都完全一致，并且边缘锐利。
投影精度问题： 光学投影系统在投影过程中，边缘的成像效果可能会出现衍射等问题，对于复杂的六边形“尖角”，如何保证投影的清晰度和精确度是一个大难题。
图案对齐： CPU 上有很多层电路，每一层都需要精确对齐。如果电路设计都是以六边形为基础，那么每一层图案的对齐都会变得异常复杂和耗时。
3. 物理性质和散热的考量：
CPU 运行起来会产生大量的热量，散热是必须解决的大问题。芯片的形状也会影响散热的效率。虽然六边形在某些几何方面有不错的“空间填充”特性，但对于散热来说，更重要的是表面积和空气流动的路径。
制造时的良率： 在大尺寸的硅片上制造成千上万个精密的晶体管，良率是至关重要的。矩形单元更容易保证在制造过程中的均匀性和稳定性。如果使用六边形，边缘的晶体管可能因为靠近芯片边缘而受到制造误差的影响更大，或者说，整体的良率会下降。
散热通道： CPU 散热器通常是设计成平坦的表面，以便与 CPU 表面紧密接触，将热量传递出去。如果是六边形排列，可能会在 CPU 和散热器之间形成一些不规则的缝隙，影响热传导效率。虽然可以通过设计散热器来解决，但整体的工程复杂度和成本都会增加。
4. 逻辑布局和布线的优化：
CPU 的性能很大程度上取决于晶体管之间的连接效率，也就是布线。
数据流的走向： CPU 内部的数据流通常是在水平和垂直方向上进行传输的，这和我们熟悉的电路板走线逻辑是一致的。矩形网格结构更方便进行逻辑上的划分和物理上的布线。
时序优化： 信号的传输速度在不同方向上可能存在细微差异。基于矩形网格的布局更容易进行时序上的优化和校准，确保所有指令都能在正确的时间完成。
标准单元库： 目前的 EDA（电子设计自动化）工具和 IP（知识产权）核，都是建立在基于矩形单元的库之上的。如果改成六边形，几乎所有的设计工具、设计方法都需要颠覆性的改变，这将是一个极其庞大和昂贵的工程。
5. 历史的惯性与现有生态：
我们今天看到的所有半导体制造设备、设计工具、测试仪器，以及无数的工程师的知识和经验，都是围绕着以矩形为主的芯片设计发展起来的。这就像我们用筷子吃饭习惯了，突然要换成用叉子，即使叉子在某些方面可能更方便，但改变整个社会习惯和基础设施是极其困难的。
如果突然要设计六边形 CPU，这意味着：
重新设计所有制造设备： 从光刻机到蚀刻机，很多关键设备的精度控制都需要重新校准甚至重新设计。
颠覆 EDA 工具： 所有用于逻辑设计、物理实现、验证的软件都需要大幅度修改，甚至重写。
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人才培养： 需要培养一大批熟悉六边形芯片设计和制造的工程师。
所以，总结一下，CPU 不切割成等六边形，不是因为它不好，而是因为在当前的科技水平和工程实践下，矩形这种基础形状，在制造、设计、散热、成本以及整个生态系统方面，都具有压倒性的优势和更低的实现难度。
你可以把 CPU 想象成一个城市规划。城市里的街道和建筑，大多遵循着方方正正的网格布局，因为这样便于管理、交通、建筑，也更容易扩展。虽然有人可能会说六边形蜂巢式的布局在空间利用率上可能更高，但在实际的城市建设中，你需要考虑各种管线（水、电、通信）、建筑的形状、交通的便利性等等。最终的结果是，方方正正的街区布局虽然不是最“完美”的几何填充，但却是最务实、最高效的选择。CPU 的情况也是如此，它是在无数的工程妥协和最优选择下，最终演化成了我们现在看到的这种样子。
网友意见
不限于CPU的话, 确实有这么搞的, IR的功率MOSFET就是由许多六边形的单元组成, 因此号称"HEXFET". 现在估计普遍都是这个结构了.
至于CPU内部为什么不做成六边形... 估计主要问题不是余料, CPU核心也就指甲盖大小, 12寸晶圆能切出几百上千个, 相比之下把良率做高一点, 意义更大.
以及六边形的互联估计更麻烦吧...
六边形只是“在单位面积下，面积最大”
而不是“在矩形面积下，可用面积最大”
难不成你主板也做成六边形？
蛤？
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