Ciemny krzem - Dark silicon
W przemyśle elektronicznym , ciemny krzemu jest ilość obwodów z układu scalonego nie mogą być zasilane na przy nominalnym napięciu pracy dla danej energii cieplnej wzór (TDP) wiązania.
Skalowanie Dennarda zakłada, że w miarę zmniejszania się tranzystorów stają się one bardziej wydajne proporcjonalnie do wzrostu ich liczby na danym obszarze, ale skalowanie to załamało się w ostatnich latach, co oznacza, że wzrost wydajności mniejszych tranzystorów nie jest proporcjonalny do wzrost ich liczby. To zaprzestanie tego skalowania doprowadziło do gwałtownego wzrostu gęstości mocy, co utrudnia jednoczesne włączanie wszystkich tranzystorów przy jednoczesnym utrzymaniu temperatur w bezpiecznym zakresie roboczym.
Według ostatnich badań naukowcy z różnych grup przewidują, że w węzłach technologii 8 nm ilość ciemnego krzemu może sięgać nawet 50–80% w zależności od architektury procesora, technologii chłodzenia i obciążenia aplikacji. Ciemny krzem może być nieunikniony nawet w przypadku obciążeń serwerowych z dużą ilością nieodłącznej równoległości na poziomie żądań klienta.
Wyzwania i możliwości
Pojawienie się ciemnego krzemu wiąże się z kilkoma wyzwaniami dla społeczności zajmujących się architekturą, automatyzacją projektowania elektronicznego (EDA) i współprojektowaniem sprzętu i oprogramowania. Obejmują one pytanie, jak najlepiej wykorzystać mnóstwo tranzystorów (z potencjalnie wieloma ciemnymi) podczas projektowania i zarządzania energooszczędnymi systemami wielordzeniowymi na chipie w warunkach szczytowej mocy i ograniczeń termicznych. Architekci podjęli szereg działań mających na celu wykorzystanie ciemnego krzemu w projektowaniu architektur specyficznych dla aplikacji i bogatych w akceleratory.
Niedawno naukowcy zbadali, w jaki sposób ciemny krzem stwarza nowe wyzwania i możliwości dla społeczności EDA. W szczególności wykazali problemy z temperaturą, niezawodnością (błędy miękkie i starzenie) oraz zmiennością procesu w przypadku wielordzeniowych procesorów z ciemnego krzemu.