ダークシリコン

電子機器業界において、ダークシリコンとは、特定の熱設計電力（TDP）制約の下で、公称動作電圧で電源を投入できない集積回路の回路部分の量を指す。

デナードのスケーリング理論によれば、トランジスタが小さくなるにつれて、一定面積あたりのトランジスタ数の増加に比例して効率が向上するとされていますが、近年このスケーリングは破綻しており、小型トランジスタの効率向上はトランジスタ数の増加に比例しなくなっています。このスケーリングの破綻により、電力密度が急激に上昇し、温度を安全な動作範囲内に維持しながらすべてのトランジスタを同時にオンにすることが困難になっています。^{[ 1 ]}

2011年現在、さまざまなグループの研究者は、8  nmテクノロジーノードでは、プロセッサアーキテクチャ、冷却技術、およびアプリケーションのワークロードに応じて、ダークシリコンの量が最大50～80%に達する可能性があると予測しています^{[ 2 ]} 。ダークシリコンは、クライアント要求レベルの並列性が豊富にあるサーバーワークロードでも避けられない可能性があります^{[ 3 ] 。}

ダークシリコンの出現は、アーキテクチャ、電子設計自動化(EDA)、およびハードウェアとソフトウェアの協調設計コミュニティにいくつかの課題をもたらします。これには、ピーク電力と熱の制約の下でエネルギー効率の高いオンチップマルチコアプロセッサを設計および管理する際に、多数のトランジスタ (潜在的に多くのダークシリコンを含む) をどのように最適に活用するかという問題が含まれます。アーキテクトは、アプリケーション固有の^{[ 4 ]}およびアクセラレータが豊富なアーキテクチャの設計においてダークシリコンを活用するためのいくつかの取り組みを開始しました。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

最近、研究者たちは、ダークシリコンがEDAコミュニティに新たな課題と機会をもたらすことを探求してきました。^{[ 8 ]}特に、ダークシリコンのマルチコアプロセッサでは、熱、信頼性（ソフトエラーと経年劣化）、およびプロセス変動に関する懸念があることが実証されています。

• パワーゲーティング
• クロックゲーティング