Войти
График количества МОП-транзистора для микропроцессоров против сроков введения. Кривая показывает удвоение количества каждые два года в соответствии с законом Мура . Количество транзисторов - это количество транзисторов в электронном устройстве. Обычно это количество полевых МОП-транзисторов (полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник или МОП-транзисторов) в микросхеме интегральной схемы (IC), поскольку все современные ИС используют полевые МОП-транзисторы.. Это наиболее распространенный показатель сложности ИС (хотя большинство транзисторов в современных микропроцессорах содержится в кэш-памяти, которые в основном состоят из той же ячейки памяти схемы многократно тиражированы). Скорость увеличения количества МОП-транзисторов обычно соответствует закону Мура, согласно которому количество транзисторов удваивается примерно каждые два года.
По состоянию на 2019 год наибольшее количество транзисторов в коммерчески доступном микропроцессоре составляет 39,54 миллиарда полевых МОП-транзисторов, в AMD Zen 2 на основе Epyc Rome, которая представляет собой трехмерную интегральную схему (с восемью матрицами в одном корпусе), изготовленную с использованием 7 нм FinFET TSMC 423>процесс производства полупроводников. По состоянию на 2020 год максимальное количество транзисторов в графическом процессоре (GPU) составляет GA100 Ampere от Nvidia с 54 миллиардами полевых МОП-транзисторов, изготовленных с использованием TSMC <220.>7 нм процесс. По состоянию на 2019 год наибольшее количество транзисторов в любой микросхеме IC составляет Samsung 1 TB eUFS (3D-stacked ) V-NAND микросхема флэш-памяти с 2 триллионами полевых МОП-транзисторов с плавающим затвором (4 бита на транзистор ). По состоянию на 2019 год наибольшее количество транзисторов в микросхеме без памяти - это механизм глубокого обучения , называемый Wafer Scale Engine 2 от Cerebras, использующий особую конструкцию для маршрутизации вокруг любого нефункционального ядра устройства; он имеет 2,6 триллиона полевых МОП-транзисторов, изготовленных с использованием процесса TSMC 7 нм FinFET.
Что касается компьютерных систем, которые состоят из множества интегральных схем, суперкомпьютер с самым большим количеством транзисторов по состоянию на 2016 год - это разработанный в Китае Sunway TaihuLight, который для всех процессоров / узлов объединяет «около 400 триллионов транзисторов в обрабатывающей части оборудования» и «DRAM включает около 12 квадриллионов транзисторов, а это около 97 процентов всех транзисторов ». Для сравнения: самый маленький компьютер, по состоянию на 2018 год затмеваемый рисовой крупой, имеет порядка 100000 транзисторов. Ранние экспериментальные твердотельные компьютеры имели всего 130 транзисторов, но использовали большое количество диодной логики. Первый компьютер на углеродных нанотрубках имеет 178 транзисторов и имеет 1-битный, последний - 16-битный (в то время как набор команд 32-битный RISC-V ).
Что касается общего количества существующих транзисторов, было подсчитано, что с 1960 по 2018 год в мире было произведено 13 секстиллионов (1,3 × 10) полевых МОП-транзисторов, в основном объем недавно отгруженной флеш-памяти NAND (без указания того, как при этом учитывалась эволюция количества бит на ячейку флеш-памяти NAND). На полевые МОП-транзисторы приходится не менее 99,9% всех транзисторов, поэтому другие типы игнорировались. Это делает полевой МОП-транзистор наиболее широко производимым устройством в истории.
Часть каркаса для плат IBM 7070, заполненная платами стандартной модульной системы Среди первых продуктов, которые использовались Транзисторы были портативными транзисторными радиоприемниками, появившимися в 1954 году, в которых обычно использовалось от 4 до 8 транзисторов, номер часто указывается на корпусе радиоприемника. Однако первые переходные транзисторы были относительно громоздкими устройствами, которые было трудно производить в рамках массового производства, что ограничивало количество транзисторов и ограничивало их использование рядом специализированных приложений.
MOSFET (МОП-транзистор), изобретенный Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, был первый по-настоящему компактный транзистор, который можно было миниатюризировать и выпускать серийно для широкого спектра применений. MOSFET позволил создавать интегральные схемы высокой плотности (ICs), что позволило реализовать закон Мура и очень крупномасштабную интеграцию. Аталла впервые предложил концепцию микросхемы MOS-интегральной схемы (MOS IC) в 1960 году, а затем Канг в 1961 году, отметив, что простота изготовления MOSFET сделала его полезным для интегральных схем.. Самой ранней экспериментальной МОП-микросхемой, которая была продемонстрирована, была микросхема с 16 транзисторами, построенная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA Laboratories в 1962 году. Дальнейшая крупномасштабная интеграция стала возможной с улучшением полупроводниковых МОП-транзисторов . изготовление устройств, процесс CMOS, разработанный Chih-Tang Sah и Frank Wanlass в Fairchild Semiconductor в 1963 году.
A Микропроцессор объединяет в себе функции центрального процессора компьютера на единой интегральной схеме. Это многоцелевое программируемое устройство, которое принимает цифровые данные на вход, обрабатывает их в соответствии с инструкциями, хранящимися в его памяти, и выдает результаты в качестве выходных.
Разработка технологии MOS-интегральной схемы в 1960-х годах привела к разработке первых микропроцессоров. 20-битный MP944, разработанный Garrett AiResearch для США. Истребитель F-14 Tomcat ВМФ 1970 г., по мнению его разработчика Рэя Холта, является первым микропроцессором. Это был многокристальный микропроцессор, изготовленный на шести микросхемах MOS. Однако до 1998 года он был засекречен ВМС. 4-битный Intel 4004, выпущенный в 1971 году, был первым однокристальным микропроцессором. Это стало возможным благодаря усовершенствованию конструкции MOSFET, технологии MOS с кремниевым затвором (SGT), разработанной в 1968 году в Fairchild Semiconductor Федерико Фаггин., который продолжил использовать технологию MOS SGT для разработки 4004 с Марсианом Хоффом, Стэнли Мазором и Масатоши Шима в Intel.
Все фишки, например миллион транзисторов имеют много памяти, обычно кэш-память на уровнях 1 и 2 или более, что составляет большинство транзисторов в микропроцессорах в наше время, где большие кеши стали нормой. Кэш-память 1-го уровня кристалла Pentium Pro составляла более 14% его транзисторов, в то время как гораздо больший кэш L2 находился на отдельном кристалле, но в упаковке, поэтому он не включается в число транзисторов. Более поздние чипы включали больше уровней, L2 или даже L3 на кристалле. Последний чип DEC Alpha имеет 90% кэш-памяти.
В то время как небольшой кеш-память Intel i960CA объемом 1 КБ, примерно на 50 000 транзисторов, не является большая часть чипа, она одна была бы очень большой в ранних микропроцессорах. В чипе ARM 3 с 4 КБ кэш составлял более 63% чипа, а в Intel 80486 его больший кэш - только более трети его, потому что остальные микросхемы более сложная. Таким образом, кэш-память является самым большим фактором, за исключением ранних чипов с меньшим размером кэша или даже более ранних чипов без кеша вообще. Тогда присущая сложность, например количество инструкций, является доминирующим фактором, больше, чем например память, которую представляют регистры микросхемы.
| Процессор | МОП-транзистор количество | Дата введения. | Designer | MOS процесс. (nm ) | Область (mm ) |
|---|---|---|---|---|---|
| MP944 (20 бит, 6 микросхем) | ? | 1970 | Garrett AiResearch | ? | ? |
| Intel 4004 (4 бит, 16 контактов) | 2,250 | 1971 | Intel | 10,000 нм | 12 мм |
| TMX 1795 (? -Бит, 24-контактный) | 3,078 | 1971 | Texas Instruments | ? | 30 мм |
| Intel 8008 (8-разрядный, 18-контактный) | 3500 | 1972 | Intel | 10,000 нм | 14 мм |
| NEC μCOM-4 (4-битный, 42-контактный) | 2,500 | 1973 | NEC | 7500 нм | ? |
| Toshiba TLCS-12 (12-бит) | 11,000+ | 1973 | Toshiba | 6000 нм | 32 мм |
| Intel 4040 (4-битный, 16-контактный) | 3000 | 1974 | Intel | 10,000 нм | 12 мм |
| Motorola 6800 (8-бит, 40-контактный) | 4100 | 1974 | Motorola | 6000 нм | 16 мм |
| Intel 8080 (8 бит, 40 контактов) | 6000 | 1974 | Intel | 6000 нм | 20 мм |
| TMS 1000 (4-битный, 28-контактный) | 8000 | 1974 | Texas Instruments | 8000 нм | 11 мм |
| Технология MOS 6502 (8 бит, 40 -pin) | 4,528 | 1975 | Технология MOS | 8,000 нм | 21 мм |
| Intersil IM6100 (12 бит, 40- штырь; клон PDP-8 ) | 4,000 | 1975 | Intersil | ? | ? |
| CDP 1801 (8-битный, 2-чиповый, 40-контактный) | 5,000 | 1975 | RCA | ? | ? |
| RCA 1802 (8-битный, 40-контактный) | 5,000 | 1976 | RCA | 5000 нм | 27 мм |
| Zilog Z80 (8-битный, 4-битный ALU, 40-контактный) | 8,500 | 1976 | Zilog | 4,000 нм | 18 мм |
| Intel 8085 (8 бит, 40 контактов) | 6500 | 1976 | Intel | 3000 нм | 20 мм |
| TMS9900 (16-бит) | 8000 | 1976 | Texas Instruments | ? | ? |
| Motorola MC14500B (1 бит, 16 контактов) | ? | 1977 | Motorola | ? | ? |
| Bellmac-8 (8- бит) | 7000 | 1977 | Bell Labs | 5000 нм | ? |
| Motorola 6809 (8-битный с некоторыми 16-битными функциями, 40-контактный) | 9,000 | 1978 | Motorola | 5000 нм | 21 мм |
| Intel 8086 (16 бит, 40 контактов) | 29,000 | 1978 | Intel | 3, 000 нм | 33 мм |
| Zilog Z8000 (16 бит) | 17,500 | 1979 | Zilog | ? | ? |
| Intel 8088 (16-битная, 8-битная шина данных) | 29000 | 1979 | Intel | 3000 нм | 33 мм |
| Motorola 68000 (16/32-битные, 32-битные регистры, 16-битные ALU ) | 68,000 | 1979 | Motorola | 3500 нм | 44 мм |
| Intel 8051 (8-бит, 40-контактный) | 50,000 | 1980 | Intel | ? | ? |
| WDC 65C02 | 11,500 | 1981 | WDC | 3000 нм | 6 мм |
| ROMP (32-бит) | 45000 | 1981 | IBM | 2000 нм | ? |
| Intel 80186 (16-разрядный, 68-контактный) | 55000 | 1982 | Intel | 3000 нм | 60 мм |
| Intel 80286 (16-бит, 68-контактный) | 134000 | 1982 | Intel | 1500 нм | 49 мм |
| WDC 65C816 (8/16-бит) | 22,000 | 1983 | WDC | 3000 нм | 9 мм |
| NEC V20 | 63000 | 1984 | NEC | ? | ? |
| Motorola 68020 (32-бит; 114 контактов) | 190,000 | 1984 | Motorola | 2000 нм | 85 мм |
| Intel 80386 ( 32-разрядный, 132-контактный; без кеша) | 275,000 | 1985 | Intel | 1500 нм | 104 мм |
| ARM 1 (32-бит; без кеша) | 25,000 | 1985 | Acorn | 3000 нм | 50 мм |
| Novix NC4016 (16 бит) | 16,000 | 1985 | Harris Corporation | 3000 нм | ? |
| SPARC MB86900 (32-бит; без кеша) | 110000 | 1986 | Fujitsu | 1200 нм | ? |
| NEC V60 (32-разрядный; без кеша) | 375000 | 1986 | NEC | 1500 нм | ? |
| ARM 2 (32-битный, 84-контактный; без кеша) | 27,000 | 1986 | Acorn | 2000 нм | 30,25 мм |
| Z80000 (32-битный; очень маленький кеш) | 91000 | 1986 | Zilog | ? | ? |
| NEC V70 (32-бит; без кеша) | 385,000 | 1987 | NEC | 1500 нм | ? |
| Hitachi Gmicro / 200 | 730 000 | 1987 | Hitachi | 1000 нм | ? |
| Motorola 68030 (32-битные, очень маленькие кэши) | 273,000 | 1987 | Motorola | 800 нм | 102 мм |
| 32-битный TI Explorer Lisp машина чип | 553,000 | 1987 | Texas Instruments | 2,000 нм | ? |
| DEC WRL MultiTitan | 180,000 | 1988 | DEC WRL | 1,500 нм | 61 мм |
| Intel i960 (32-разрядная, 33-разрядная подсистема памяти, без кеша) | 250,000 | 1988 | Intel | 1500 нм | ? |
| Intel i960CA (32-битный, кэш) | 600,000 | 1989 | Intel | 800 нм | 143 мм |
| Intel i860 (32/64-бит, 128-бит SIMD, кэш, VLIW ) | 1,000,000 | 1989 | Intel | ? | ? |
| Intel 80486 (32-бит, кэш 4 КБ) | 1,180,235 | 1989 | Intel | 1000 нм | 173 мм |
| ARM 3 (32-бит, кэш 4 КБ) | 310,000 | 1989 | Ac orn | 1500 нм | 87 мм |
| Motorola 68040 (32-бит, кэш 8 КБ) | 1,200,000 | 1990 | Motorola | 650 нм | 152 мм |
| R4000 (64-бит, 16 КБ кэш-памяти) | 1,350,000 | 1991 | MIPS | 1000 нм | 213 мм |
| ARM 6 (32-бит, без кеша для этого варианта 60) | 35000 | 1991 | ARM | 800 нм | ? |
| Hitachi SH-1 (32-бит, без кеша) | 600,000 | 1992 | Hitachi | 800 нм | 10 мм |
| Intel i960CF (32-бит, кэш) | 900,000 | 1992 | Intel | ? | 125 мм |
| DEC Alpha 21064 (64-бит, 290-контактный; 16 КБ кэшей) | 1,680,000 | 1992 | DEC | 750 нм | 233,52 мм |
| Hitachi HARP-1 (32-бит, кэш) | 2,800,000 | 1993 | Hitachi | 500 нм | 267 мм |
| Pentium (32- бит, 16 КБ кэшей) | 3,100,000 | 1993 | Intel | 800 нм | 294 мм |
| ARM700 (32-бит; кэш 8 КБ) | 578,977 | 1994 | ARM | 700 нм | 68,51 мм |
| MuP21 (21-разрядный, 40-контактный; включает видео ) | 7,000 | 1994 | Offete Enterprises | 1200 нм | ? |
| Motorola 68060 (32-бит, 16 КБ кэшей) | 2,500,000 | 1994 | Motorola | 600 нм | 218 мм |
| PowerPC 601 ( 32-бит, 32 КБ кэша) | 2,800,000 | 1994 | Apple / IBM / Motorola | 600 нм | 121 мм |
| SA-110 (32-бит, 32 КБ кэшей) | 2,500,000 | 1995 | Acorn / DEC / Apple | 350 нм | 50 мм |
| Pentium Pro (32-бит, 16 КБ кешей; Кэш L2 на упаковке, но на отдельном кристалле) | 5,500,000 | 1995 | Intel | 500 нм | 307 мм |
| AMD K5 (32-бит, кэш) | 4,300,000 | 1996 | AMD | 500 нм | 251 мм |
| Hitachi SH- 4 (32-бит, кэш) | 10,000,000 | 1997 | Hitachi | 200 нм | 42 мм |
| Pentium II Klamath (32-бит, 64-бит SIMD, кеши) | 7,500,000 | 1997 | Intel | 350 нм | 195 мм |
| AMD K6 (32-бит, кэш) | 8,800,000 | 1997 | AMD | 350 нм | 162 мм |
| F21 (21 бит; включает, например, видео ) | 15000 | 1997 | Offete Enterprises | ? | ? |
| AVR (8-битный, 40-контактный; с памятью) | 140000 (48000 без памяти) | 1997 | Nordic VLSI / Atmel | ? | ? |
| Pentium II Deschutes (32-битный, большой кэш) | 7,500,000 | 1998 | Intel | 250 нм | 113 мм |
| АРМ 9ТДМИ (32 -бит, без кеша) | 111,000 | 1999 | Acorn | 350 нм | 4,8 мм |
| Pentium III Katmai (32-битный, 128-битный SIMD, кэш) | 9,500,000 | 1999 | Intel | 250 нм | 128 мм |
| Emotion Engine (64-бит, 128-бит SIMD, кеш) | 13,500,000 | 1999 | Sony / Toshiba | 180 нм | 240 мм |
| Pentium II Mobile Dixon (32-бит, кэш) | 27 400 000 | 1999 | Intel | 180 нм | 180 мм |
| AMD K6-III (32-бит, кэш) | 21,300,000 | 1999 | AMD | 250 нм | 118 мм |
| AMD K7 (32-бит, кэш) | 22,000,000 | 1999 | AMD | 250 нм | 184 мм |
| Gekko (32-бит, большой кэш) | 21000000 | 2000 | IBM / Nintendo | 180 нм | 43 мм |
| Pentium III Coppermine (32-бит, большой кэш) | 21 000 000 | 2000 | Целое l | 180 нм | 80 мм |
| Pentium 4 Willamette (32-битный, большой кэш) | 42,000,000 | 2000 | Intel | 180 нм | 217 мм |
| SPARC64 V (64-разрядный, большой кэш) | 191,000,000 | 2001 | Fujitsu | 130 нм | 290 мм |
| Pentium III Tualatin (32-разрядный, большой кэш) | 45,000,000 | 2001 | Intel | 130 нм | 81 мм |
| Pentium 4 Northwood (32-бит, большой кэш) | 55000000 | 2002 | Intel | 130 нм | 145 мм |
| Itanium 2 McKinley (64-бит, большой кэш) | 220,000,000 | 2002 | Intel | 180 нм | 421 мм |
| DEC Alpha 21364 (64-бит, 946-контактный, SIMD, очень большие кэши) | 152,000,000 | 2003 | DEC | 180 нм | 397 мм |
| Barton (32-разрядный, большой кэш) | 54,300,000 | 2003 | AMD | 130 нм | 101 мм |
| AMD K8 ( 64-битный, большой кэш) | 105,900,000 | 2003 | AMD | 130 нм | 193 мм |
| Itanium 2 Madison 6M (64-бит) | 410,000,000 | 2003 | Intel | 130 нм | 374 мм |
| Pentium 4 Prescott (32-разрядный, большой кэш) | 112,000,000 | 2004 | Intel | 90 нм | 110 мм |
| SPARC64 V + (64-разрядный, большой кэш) | 400,000,000 | 2004 | Fujitsu | 90 нм | 294 мм |
| Itanium 2 (64-разрядная; 9 МБ кэш) | 592,000,000 | 2004 | Intel | 130 нм | 432 мм |
| Pentium 4 Prescott-2M (32-бит, большой кэш) | 169,000,000 | 2005 | Intel | 90 нм | 143 мм |
| Pentium D Smithfield (32-бит, большой кеш) | 228,000,000 | 2005 | Intel | 90 нм | 206 мм |
| Xenon (64-битная, 128-битная SIMD, большой кэш) | 165000000 | 2005 | IB M | 90 нм | ? |
| Ячейка (32-разрядная, кэш) | 250,000,000 | 2005 | Sony / IBM / Toshiba | 90 нм | 221 мм |
| Pentium 4 Cedar Mill (32-бит, большой кэш) | 184,000,000 | 2006 | Intel | 65 нм | 90 мм |
| Pentium D Presler (32-бит, большой кэш) | 362,000,000 | 2006 | Intel | 65 нм | 162 мм |
| Core 2 Duo Conroe (двухъядерный 64-разрядный, большой кэш) | 291,000,000 | 2006 | Intel | 65 нм | 143 мм |
| Двухъядерный Itanium 2 (64-бит, SIMD, большие кеши) | 1,700,000,000 | 2006 | Intel | 90 нм | 596 мм |
| AMD K10 четырехъядерный 2M L3 (64-разрядный, большой кэш) | 463,000,000 | 2007 | AMD | 65 нм | 283 мм |
| ARM Cortex-A9 (32-бит, (опционально) SIMD, кеши) | 26,000,000 | 2007 | ARM | 45 нм | 31 мм |
| Core 2 Duo Wolfdale (двухъядерный 64-разрядный, SIMD, кеши) | 411,000,000 | 2007 | Intel | 45 нм | 107 мм |
| POWER6 (64-битные, большие кеши) | 789,000,000 | 2007 | IBM | 65 нм | 341 мм |
| Core 2 Duo Allendale (двухъядерный 64-разрядный, SIMD, большие кэши) | 169,000,000 | 2007 | Intel | 65 нм | 111 мм |
| Uniphier | 250,000,000 | 2007 | Matsushita | 45 нм | ? |
| SPARC64 VI (64-бит, SIMD, большие кеши) | 540,000,000 | 2007 | Fujitsu | 90 нм | 421 мм |
| Core 2 Duo Wolfdale 3M (двухъядерный 64-разрядный, SIMD, большие кэши) | 230,000,000 | 2008 | Intel | 45 нм | 83 мм |
| Core i7 (четырехъядерный 64-разрядный, SIMD, большие кэши) | 731000000 | 2008 | Intel | 45 нм | 263 мм |
| AMD K10 четырехъядерный 6M L3 (64-бит, SIMD, большие кеши) | 758,000,000 | 2008 | AMD | 45 нм | 258 мм |
| Atom (32-бит, большой кэш) | 47,000,000 | 2008 | Intel | 45 нм | 24 мм |
| SPARC64 VII (64-бит, SIMD, большие кеши) | 600,000,000 | 2008 | Fujitsu | 65 нм | 445 мм |
| Шестиядерный Xeon 7400 (64-бит, SIMD, большие кэши) | 1,900,000,000 | 2008 | Intel | 45 нм | 503 мм |
| Шестиядерный Opteron 2400 (64-бит, SIMD, большие кеши) | 904,000,000 | 2009 | AMD | 45 нм | 346 мм |
| SPARC64 VIIIfx (64-бит, SIMD, большие кеши) | 760,000,000 | 2009 | Fujitsu | 45 нм | 513 мм |
| SPARC T3 (16-ядерный, 64-битный, SIMD, большие кэши) | 1,000,000,000 | 2010 | Sun / Oracle | 40 нм | 377 мм |
| Шестиядерный Core i7 (Gulftown) | 1,170,000,000 | 2010 | Intel | 32 нм | 240 мм |
| POWER7 32M L3 (8-ядерный 64-битный, SIMD, большие кэши) | 1,200,000,000 | 2010 | IBM | 45 нм | 567 мм |
| Четырехъядерный z196 (64-битные, очень большие кэши) | 1,400,000,000 | 2010 | IBM | 45 нм | 512 мм |
| Четырехъядерный процессор Itanium Tukwila (64-бит, SIMD, большие кеши) | 2,000,000,000 | 2010 | Intel | 65 нм | 699 мм |
| Xeon Nehalem-EX (8-ядерный 64-битный, SIMD, большие кэши) | 2,300,000,000 | 2010 | Intel | 45 нм | 684 мм |
| SPARC64 IXfx (64-бит, SIMD, большие кэши) | 1,870,000,000 | 2011 | Fujitsu | 40 нм | 484 мм |
| четырехъядерный + графический процессор Core i7 (64-бит, SIMD, большие кеши) | 1,160,000,000 | 2011 | Intel | 32 нм | 216 мм |
| Шесть ядер Core i7 / 8-ядерный Xeon E5. (Sandy Bridge-E / EP) (64-бит, SIMD, большой кэш) | 2,270,000,000 | 2011 | Intel | 32 нм | 434 мм |
| Xeon Westmere-EX (10-ядерный 64-битный, SIMD, большие кеши) | 2,600,000,000 | 2011 | Intel | 32 нм | 512 мм |
| Atom "Medfield" (64-бит) | 432,000,000 | 2012 | Intel | 32 нм | 64 мм |
| SPARC64 X (64-бит, SIMD, кеши) | 2,990,000,000 | 2012 | Fujitsu | 28 нм | 600 мм |
| AMD Bulldozer (8-ядерный, 64-разрядный, SIMD, кеши) | 1,200,000,000 | 2012 | AMD | 32 нм | 315 мм |
| четырехъядерный + графический процессор AMD Trinity (64-бит, SIMD, кеши) | 1,303,000,000 | 2012 | драм | 32 нм | 246 мм |
| четырехъядерный + графический процессор Core i7 Ivy Bridge (64-бит, SIMD, кэш) | 1,400,000,000 | 2012 | Intel | 22 нм | 160 мм |
| POWER7 + (8-ядерный 64-битный, SIMD, 80 МБ кэш-памяти L3) | 2,100,000,000 | 2012 | IBM | 32 нм | 567 мм |
| Шесть ядер zEC12 (64-бит, SIMD, большие кеши) | 2,750,000,000 | 2012 | IBM | 32 нм | 597 мм |
| Itanium Poulson (8-ядерный, 64-битный, SIMD, кеши) | 3,100,000,000 | 2012 | Intel | 32 нм | 544 мм |
| Xeon Phi (61-ядерный 32-битный, 512-битный SIMD, кеши) | 5,000,000,000 | 2012 | Intel | 22 нм | 720 мм |
| Apple A7 (двухъядерный 64/32-разрядный ARM64, «мобильный SoC », SIMD, кеши) | 1000000000 | 2013 | Apple | 28 нм | 102 мм |
| Si x-core Core i7 Ivy Bridge E (64-бит, SIMD, кеши) | 1,860,000,000 | 2013 | Intel | 22 нм | 256 мм |
| POWER8 (12-ядерный, 64-разрядный, SIMD, кэш) | 4,200,000,000 | 2013 | IBM | 22 нм | 650 мм |
| Xbox One основная SoC (64-бит, SIMD, кеши) | 5,000,000,000 | 2013 | Microsoft / AMD | 28 нм | 363 мм |
| Quad-core + GPU Core i7 Haswell (64-бит, SIMD, кеши) | 1,400,000,000 | 2014 | Intel | 22 нм | 177 мм |
| Apple A8 (двухъядерный 64/32-битный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 2000000000 | 2014 | Apple | 20 нм | 89 мм |
| Core i7 Haswell-E (8-ядерный 64-разрядный, SIMD, кеши) | 2,600,000,000 | 2014 | Intel | 22 нм | 355 мм |
| Apple A8X (трехъядерный 64/32-разрядный ARM64 "мобильный SoC ", SIMD, кеши) | 3,000,000,000 | 2014 | Apple | 20 нм | 128 мм |
| Xeon Ivy Bridge-EX (15-ядерный, 64-разрядный, SIMD, кеши) | 4,310,000,000 | 2014 | Intel | 22 нм | 541 мм |
| Xeon Haswell-E5 (18-ядерный, 64-битный, SIMD, кэш) | 5,560,000,000 | 2014 | Intel | 22 нм | 661 мм |
| четырехъядерный + графический процессор GT2 Core i7 Skylake K (64- бит, SIMD, кеши) | 1,750,000,000 | 2015 | Intel | 14 нм | 122 мм |
| Двухъядерный + GPU Iris Core i7 Broadwell-U (64-бит, SIMD, кэш) | 1900000000 | 2015 | Intel | 14 нм | 133 мм |
| Apple A9 (двухъядерный 64/32-разрядный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кэш) | 2,000,000,000+ | 2015 | Apple | 14 нм. (Samsung ) | 96 мм. (Samsung ) |
| 16 нм. (TSMC ) | 104,5 мм. (TSMC ) | ||||
| Apple A9X (двухъядерный 64/32-битный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 3,000,000,000+ | 2015 | Apple | 16 нм | 143,9 мм |
| IBM z13 (64-бит, кэш) | 3,990,000,000 | 2015 | IBM | 22 нм | 678 мм |
| Контроллер хранения IBM z13 | 7,100,000,000 | 2015 | IBM | 22 нм | 678 мм |
| SPARC M7 (32-ядерный 64-разрядный, SIMD, кеши) | 10,000,000,000 | 2015 | Oracle | 20 нм | ? |
| Qualcomm Snapdragon 835 (восьмиъядерный 64/32-разрядный ARM64 «мобильный SoC», SIMD, кеши) | 3,000,000,000 | 2016 | Qualcomm | 10 нм | 72,3 мм |
| Core i7 Broadwell-E (10-ядерный, 64-разрядный, SIMD, кэш) | 3,200,000,000 | 2016 | Intel | 14 нм | 246 мм |
| Apple A10 Fusion (четырехъядерный 64/32-битный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 3,300,000,0 00 | 2016 | Apple | 16 нм | 125 мм |
| HiSilicon Kirin 960 (восьмиъядерный 64/32-битный ARM64 "мобильный SoC ", SIMD, кеши) | 4,000,000,000 | 2016 | Huawei | 16 нм | 110,00 мм |
| Xeon Broadwell-E5 (22-ядерный, 64-битный, SIMD, кеши) | 7,200,000,000 | 2016 | Intel | 14 нм | 456 мм |
| Xeon Phi (72-ядерный 64-битный, 512-битный SIMD, кэш) | 8,000,000,000 | 2016 | Intel | 14 нм | 683 мм |
| Zip CPU (32-разрядный, для FPGA ) | 1,286 6-LUT | 2016 | Gisselquist Technology | ? | ? |
| Qualcomm Snapdragon 845 (восьмиядерный 64/32-разрядный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 5,300,000,000 | 2017 | Qualcomm | 10 нм | 94 мм |
| Qualcomm Snapdragon 850 (восьмиъядерный 64/32-разрядный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 5,300,000,000 | 2017 | Qualcomm | 10 нм | 94 мм |
| Apple A11 Bionic (шестиядерный 64/32-битный ARM64 «мобильная SoC», SIMD, кеши) | 4,300,000,000 | 2017 | Apple | 10 нм | 89,23 мм |
| Zeppelin SoC Ryzen (64-бит, SIMD, кеши) | 4,800,000,000 | 2017 | AMD | 14 нм | 192 мм |
| Ryzen 5 1600 Ryzen (64-бит, SIMD, кеши) | 4,800,000,000 | 2017 | AMD | 14 нм | 213 мм |
| Ryzen 5 1600 X Ryzen (64-бит, SIMD, кеши) | 4,800,000,000 | 2017 | AMD | 14 нм | 213 мм |
| IBM z14 (64-бит, SIMD, кеши) | 6,100,000,000 | 2017 | IBM | 14 нм | 696 мм |
| Контроллер хранения IBM z14 (64 -бит) | 9,700,000,000 | 2017 | IBM | 14 нм | 696 мм |
| HiSilicon Kirin 970 (восьмиядерный 64/32-разрядная ARM64 «мобильная SoC», S IMD, кеши) | 5,500,000,000 | 2017 | Huawei | 10 нм | 96,72 мм |
| Xbox One X (Project Scorpio) основной SoC (64-бит, SIMD, кеши) | 7,000,000,000 | 2017 | Microsoft / AMD | 16 нм | 360 мм |
| Xeon Platinum 8180 (28-ядерный, 64-разрядный, SIMD, кэш) | 8,000,000,000 | 2017 | Intel | 14 нм | ? |
| POWER9 (64-бит, SIMD, кэш) | 8,000,000,000 | 2017 | IBM | 14 нм | 695 мм |
| Чип базовой платформы Freedom U500 (E51, 4 × U54) RISC-V (64-bit, caches) | 250,000,000 | 2017 | SiFive | 28 nm | ~30 mm |
| SPARC64 XII ( 12-core 64-bit, SIMD, caches) | 5,450,000,000 | 2017 | Fujitsu | 20 nm | 795 mm |
| Apple A10X Fusion (hexa-core 64/32-bit ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | 4,300,000,000 | 2017 | Apple | 10 nm | 96.40 mm |
| Centriq 2400 (64/32-bit, SIMD, caches) | 18,000,000,000 | 2017 | Qualcomm | 10 nm | 398 mm |
| AMD Epyc (32-core 64-bit, SIMD, caches) | 19,200,000,000 | 2017 | AMD | 14 nm | 768 mm |
| Qualcomm Snapdragon 710 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | ? | 2018 | Qualcomm | 10 nm | ? |
| Qualcomm Snapdragon 675 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | ? | 2018 | Qualcomm | 11 nm | ? |
| Qualcomm Snapdragon 855 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | ? | 2018 | Qualcomm | 7 nm | 73.27 mm |
| Qualcomm Snapdragon 8cx / SCX8180 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | 8,500,000,000 | 2018 | Qualcomm | 7 nm | 112 mm |
| Apple A12 Bionic (hexa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | 6,900,000,000 | 2018 | Apple | 7 nm | 83.27 mm |
| HiSilicon Kirin 980 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | 6,900,000,000 | 2018 | Huawei | 7 nm | 74.13 mm |
| HiSilicon Kirin 990 5G | 10,300,000,000 | 2019 | Huawei | 7 nm | 113.31 mm |
| HiSilicon Kirin 990 4G | 8,000,000,000 | 2019 | Huawei | 7 nm | 90.00 mm |
| HiSilicon Kirin 710 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD, caches) | 5,500,000,000 | 2018 | Huawei | 12 nm | ? |
| Apple A12X Bionic (octa-core 64/32-bit ARM64 "m MADIC-I | 400 | 1959 | Matsushita | Bipolar transistors | |
| NEC NEAC-2203 | 2,579 | 1959 | NEC | ||
| Toshiba TOSBAC-2100 | 5,000 | 1959 | Toshiba | ||
| IBM 7090 | 50,000 | 1959 | IBM | Discrete germanium transistors | |
| PDP-1 | 2,700 | 1959 | Digital Equipment Corporation | Discrete transistors | |
| Mitsubishi MELCOM 1101 | 3,500 | 1960 | Mitsubishi | Germanium transistors | |
| M18 FADAC | 1,600 | 1960 | Autonetics | Discrete transistors | |
| D-17B | 1,521 | 1962 | Autonetics | Discrete transistors | |
| NEC NEAC-L2 | 16,000 | 1964 | NEC | Ge transistors | |
| IBM System/360 | ? | 1964 | IBM | Hybrid circuits | |
| PDP-8/I | 1409 | 1968 | Digital Equipment Corporation | 74 series TTL circuits | |
| Apollo Guidance Computer Block I | 12,300 | 1966 | Raytheon / MIT Instrumentation Laboratory | 4,100 ICs, each containing a 3-transistor, 3-input NOR gate. (Block II had 2,800 dual 3-input NOR gates ICs.) |
Transistor count for generic logic functions is based on static CMOS implementation.
| Function | Transistor count | Ref |
|---|---|---|
| NOT | 2 | |
| Buffer | 4 | |
| NAND 2-input | 4 | |
| NOR 2-input | 4 | |
| AND 2-input | 6 | |
| OR 2-input | 6 | |
| NAND 3-input | 6 | |
| NOR 3-input | 6 | |
| XOR 2-input | 6 | |
| XNOR 2-input | 8 | |
| MUX 2-input with TG | 6 | |
| MUX 4-input with TG | 18 | |
| NOT MUX 2-input | 8 | |
| MUX 4-input | 24 | |
| 1-bit adder full | 28 | |
| 1-bit adder–subtractor | 48 | |
| AND-OR-INVERT | 6 | |
| Latch, D gated | 8 | |
| Flip-flop, edge triggered dynamic D with reset | 12 | |
| 8-bit multiplier | 3,000 | |
| 16-bit multiplier | 9,000 | |
| 32-bit multiplier | 21,000 | |
| small-scale integration | 2–100 | |
| medium-scale integration | 100–500 | |
| large-scale integration | 500–20,000 | |
| very-large-scale integration | 20,000–1,000,000 | |
| ultra-large scale integration | >1,000,000 |
Historically, each processing element in earlier parallel systems—like all CPUs of that time—was a serial computer built out of multiple chips. As transistor counts per chip increases, each processing element could be built out of fewer chips, and then later each multi-core processor chip could contain more processing elements.
Goodyear MPP : (1983?) 8 pixel processors per chip, 3,000 to 8,000 transistors per chip.
Brunel University Scape (single-chip array-processing element): (1983) 256 pixel processors per chip, 120,000 to 140,000 transistors per chip.
Cell Broadband Engine : (2006) with 9 cores per chip, had 234 million transistors per chip.
| Device type | Device name | Transistor count | Date of introduction | Designer(s) | Manufacturer(s) | MOS process | Area | Ref |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Deep learning engine / IPU | Colossus GC2 | 23,600,000,000 | 2018 | Graphcore | TSMC | 16 nm | ~800 mm | |
| Deep learning engine / IPU | Wafer Scale Engine | 1,200,000,000,000 | 2019 | Cerebras | TSMC | 16 nm | 46,225 mm | |
| Deep learning engine / IPU | Wafer Scale Engine 2 | 2,600,000,000,000 | 2020 | Cerebras | TSMC | 7 nm | 46,225 mm |
The transistor density is the number of transistors that are fabricated per unit area, typically measured in terms of the number of transistors per square millimeter (mm). The transistor density usually correlates with the gate length of a semiconductor node (also known as a semiconductor manufacturing process ), typically measured in nanometers (nm). As of 2019, the semiconductor node with the highest transistor density is TSMC's 5 nanometer node, with 171.3 million transistors per square millimeter.
| Node name | Transistor density (transistors/mm) | Production year | Process | MOSFET | Manufacturer(s) | Ref |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ? | ? | 1960 | 20,000 nm | PMOS | Bell Labs | |
| ? | ? | 1960 | 20,000 nm | NMOS | ||
| ? | ? | 1963 | ? | CMOS | Fairchild | |
| ? | ? | 1964 | ? | PMOS | General Microelectronics | |
| ? | ? | 1968 | 20,000 nm | CMOS | RCA | |
| ? | ? | 1969 | 12,000 nm | PMOS | Intel | |
| ? | ? | 1970 | 10,000 nm | CMOS | RCA | |
| ? | 300 | 1970 | 8,000 nm | PMOS | Intel | |
| ? | ? | 1971 | 10,000 nm | PMOS | Intel | |
| ? | 480 | 1971 | ? | PMOS | General Instrument | |
| ? | ? | 1973 | ? | NMOS | Texas Instruments | |
| ? | 220 | 1973 | ? | NMOS | Mostek | |
| ? | ? | 1973 | 7,500 nm | NMOS | NEC | |
| ? | ? | 1973 | 6,000 nm | PMOS | Toshiba | |
| ? | ? | 1976 | 5,000 nm | NMOS | Hitachi, Intel | |
| ? | ? | 1976 | 5,000 nm | CMOS | RCA | |
| ? | ? | 1976 | 4,000 nm | NMOS | Zilog | |
| ? | ? | 1976 | 3,000 nm | NMOS | Intel | |
| ? | 1,850 | 1977 | ? | NMOS | NTT | |
| ? | ? | 1978 | 3,000 nm | CMOS | Hitachi | |
| ? | ? | 1978 | 2,500 nm | NMOS | Texas Instruments | |
| ? | ? | 1978 | 2,000 nm | NMOS | NEC, NTT | |
| ? | 2,600 | 1979 | ? | VMOS | Siemens | |
| ? | 7,280 | 1979 | 1,000 nm | NMOS | NTT | |
| ? | 7,620 | 1980 | 1,000 nm | NMOS | NTT | |
| ? | ? | 1983 | 2,000 nm | CMOS | Toshiba | |
| ? | ? | 1983 | 1,500 nm | CMOS | Intel | |
| ? | ? | 1983 | 1,200 nm | CMOS | Intel | |
| ? | ? | 1984 | 800 nm | CMOS | NTT | |
| ? | ? | 1987 | 700 nm | CMOS | Fujitsu | |
| ? | ? | 1989 | 600 nm | CMOS | Mitsubishi, NEC, Toshiba | |
| ? | ? | 1989 | 500 nm | CMOS | Hitachi, Mitsubishi, NEC, Toshiba | |
| ? | ? | 1991 | 400 nm | CMOS | Matsushita, Mitsubishi, Fujitsu, Toshiba | |
| ? | ? | 1993 | 350 nm | CMOS | Sony | |
| ? | ? | 1993 | 250 nm | CMOS | Hitachi, NEC | |
| 3LM | 32,000 | 1994 | 350 nm | CMOS | NEC | |
| ? | ? | 1995 | 160 nm | CMOS | Hitachi | |
| ? | ? | 1996 | 150 nm | CMOS | Mitsubishi | |
| TSMC 180 nm | ? | 1998 | 180 nm | CMOS | TSMC | |
| CS80 | ? | 1999 | 180 nm | CMOS | Fujitsu | |
| ? | ? | 1999 | 180 nm | CMOS | Intel, Sony, Toshiba | |
| CS85 | ? | 1999 | 170 nm | CMOS | Fujitsu | |
| Samsung 140 nm | ? | 1999 | 140 nm | CMOS | Samsung | |
| ? | ? | 2001 | 130 nm | CMOS | Fujitsu, Intel | |
| Samsung 100 nm | ? | 2001 | 100 nm | CMOS | Samsung | |
| ? | ? | 2002 | 90 nm | CMOS | Sony, Toshiba, Samsung | |
| CS100 | ? | 2003 | 90 nm | CMOS | Fujitsu | |
| Intel 90 nm | 1,450,000 | 2004 | 90 nm | CMOS | Intel | |
| Samsung 80 nm | ? | 2004 | 80 nm | CMOS | Samsung | |
| ? | ? | 2004 | 65 nm | CMOS | Fujitsu, Toshiba | |
| Samsung 60 nm | ? | 2004 | 60 nm | CMOS | Samsung | |
| TSMC 45 nm | ? | 2004 | 45 nm | CMOS | TSMC | |
| Elpida 90 nm | ? | 2005 | 90 nm | CMOS | Elpida Memory | |
| CS200 | ? | 2005 | 65 nm | CMOS | Fujitsu | |
| Samsung 50 nm | ? | 2005 | 50 nm | CMOS | Samsung | |
| Intel 65 nm | 2,080,000 | 2006 | 65 nm | CMOS | Intel | |
| Samsung 40 nm | ? | 2006 | 40 nm | CMOS | Samsung | |
| Toshiba 56 nm | ? | 2007 | 56 nm | CMOS | Toshiba | |
| Matsushita 45 nm | ? | 2007 | 45 nm | CMOS | Matsushita | |
| Intel 45 nm | 3,300,000 | 2008 | 45 nm | CMOS | Intel | |
| Toshiba 43 nm | ? | 2008 | 43 nm | CMOS | Toshiba | |
| TSMC 40 nm | ? | 2008 | 40 nm | CMOS | TSMC | |
| Toshiba 32 nm | ? | 2009 | 32 nm | CMOS | Toshiba | |
| Intel 32 nm | 7,500,000 | 2010 | 32 nm | CMOS | Intel | |
| ? | ? | 2010 | 20 nm | CMOS | Hynix, Samsung | |
| Intel 22 nm | 15,300,000 | 2012 | 22 nm | CMOS | Intel | |
| IMFT 20 nm | ? | 2012 | 20 nm | CMOS | IMFT | |
| Toshiba 19 nm | ? | 2012 | 19 nm | CMOS | Toshiba | |
| Hynix 16 nm | ? | 2013 | 16 nm | FinFET | SK Hynix | |
| TSMC 16 nm | 28,880,000 | 2013 | 16 nm | FinFET | TSMC | |
| Samsung 10 nm | 51,820,000 | 2013 | 10 nm | FinFET | Samsung | |
| Intel 14 nm | 37,500,000 | 2014 | 14 nm | FinFET | Intel | |
| 14LP | 32,940,000 | 2015 | 14 nm | FinFET | Samsung | |
| TSMC 10 nm | 52,510,000 | 2016 | 10 nm | FinFET | TSMC | |
| 12LP | 36,710,000 | 2017 | 12 nm | FinFET | GlobalFoundries, Samsung | |
| N7FF | 96,500,000 | 2017 | 7 nm | FinFET | TSMC | |
| 8LPP | 61,180,000 | 2018 | 8 nm | FinFET | Samsung | |
| 7LPE | 95,300,000 | 2018 | 7 nm | FinFET | Samsung | |
| Intel 10 nm | 100,760,000 | 2018 | 10 nm | FinFET | Intel | |
| 5LPE | 126,530,000 | 2018 | 5 nm | FinFET | Samsung | |
| N7FF+ | 113,900,000 | 2019 | 7 nm | FinFET | TSMC | |
| CLN5FF | 171,300,000 | 2019 | 5 nm | FinFET | TSMC | |
| TSMC 3 nm | ? | ? | 3 nm | ? | TSMC | |
| Samsung 3 nm | ? | ? | 3 nm | GAAFET | Samsung |
:1was invoked but never defined (see the ).