La ley de escala de Dennard es una ley empírica del progreso en la informática: "al reducir el tamaño del transistor y aumentar la velocidad del reloj del procesador, es posible aumentar proporcionalmente el rendimiento".
Formulado en un artículo de 1974, uno de cuyos coautores fue Robert Dennard [1] . Durante su investigación, Dennard pudo demostrar que las estructuras MOS tienen un gran potencial para la miniaturización: al reducir las dimensiones lineales, el voltaje aplicado a la puerta se puede reducir proporcionalmente, mientras que las propiedades de conmutación del transistor se conservan y la velocidad de conmutación se reduce. aumentó. En otras palabras, cuanto más pequeño es el transistor, más rápido puede cambiar; cuanto más rápido puede cambiar el transistor, más rápido funciona el procesador. Esto significa que al reducir el tamaño del transistor y aumentar la frecuencia de reloj del procesador, es posible aumentar fácilmente su rendimiento.
De ahí siguió una predicción que determinó el futuro de la tecnología durante varias décadas: para aumentar la productividad, es necesario aumentar la densidad, la frecuencia y reducir el consumo de energía [2] .
El artículo sobre el escalado no solo explicaba la ley de Moore , sino que también la ampliaba: la propia Ley de Moore habla de aumentar la densidad (es decir, el número de transistores por unidad de área), pero no que esto lleve a un mayor rendimiento. El mérito de Dennard es que correlacionó la escala con el rendimiento, y si Moore estableció el vector para el desarrollo de la industria de los semiconductores, entonces Dennard explicó exactamente cómo moverse en su dirección. Desde entonces, el ancho cada vez menor (factor tecnológico) del conductor se ha convertido en el principal indicador de progreso en la industria de la tecnología de microprocesadores.
Alrededor de 2005-2007, la ley de escalamiento dejó de funcionar. Entonces, en el momento de 2016, la cantidad de transistores seguía creciendo, pero la tasa de crecimiento del rendimiento del procesador se desaceleró. La razón principal es que a medida que los transistores se hacen más pequeños, las corrientes de fuga crean más y más problemas: conducen al calentamiento del microcircuito, lo que a su vez conduce al overclocking térmico del procesador y su falla. Por lo tanto, la ley de escala se basa en ciertos límites de la potencia del procesador asignada ( pared de potencia de ing. ), después de lo cual los procesadores se sobrecalientan y se vuelven inoperables. Y es imposible superar estos límites sin el uso de sistemas de refrigeración no convencionales, voluminosos y costosos. Como resultado, desde 2006, la frecuencia de los microprocesadores masivos no ha crecido por encima de los 4 GHz.
El incumplimiento de la Ley de Dennard y, en consecuencia, la incapacidad de aumentar la velocidad de reloj de los procesadores, llevó a los fabricantes a recurrir a otra alternativa: la producción de procesadores multinúcleo . Así, el presupuesto de transistores, que ha crecido gracias a la Ley de Moore, ya no se gasta en aumentar el rendimiento del propio núcleo de cómputo, sino en aumentar el número de estos núcleos en el procesador y colocar otros componentes en el sustrato del procesador ( multinivel caché , sistema de video , interfaces de red , aceleradores especializados), que antes debían colocarse en la placa por separado.