Legea de scalare a lui Dennard este o lege empirică a progresului în calcul: „prin reducerea dimensiunii tranzistorului și creșterea vitezei de ceas a procesorului, este posibilă creșterea proporțională a performanței”.
Formulat într-o lucrare din 1974, unul dintre coautorii căruia a fost Robert Dennard [1] . În timpul cercetărilor sale, Dennard a reușit să arate că structurile MOS au un mare potențial de miniaturizare: prin reducerea dimensiunilor liniare, tensiunea aplicată porții poate fi redusă proporțional, în timp ce proprietățile de comutare ale tranzistorului sunt păstrate, iar viteza de comutare este a crescut. Cu alte cuvinte, cu cât tranzistorul este mai mic, cu atât poate comuta mai repede; cu cât tranzistorul poate comuta mai repede, cu atât mai repede rulează procesorul. Aceasta înseamnă că prin reducerea dimensiunii tranzistorului și creșterea frecvenței de ceas a procesorului, este posibil să creșteți cu ușurință performanța acestuia.
De aici a urmat o predicție care a determinat viitorul tehnologiei timp de câteva decenii: pentru a crește productivitatea, este necesară creșterea densității, frecvența și reducerea consumului de energie [2] .
Articolul despre scalare nu numai că a explicat legea lui Moore , dar a și extins-o: Legea lui Moore în sine vorbește despre creșterea densității (adică numărul de tranzistori pe unitate de suprafață), dar nu că acest lucru duce la creșterea performanței. Meritul lui Dennard este că a corelat scalarea cu performanța, iar dacă Moore a stabilit vectorul pentru dezvoltarea industriei semiconductoarelor, atunci Dennard a explicat exact cum să se miște în direcția sa. De atunci, lățimea (factorul tehnologic) în continuă scădere a conductorului a devenit principalul indicator al progresului în industria tehnologiei microprocesoarelor.
În jurul anilor 2005-2007, legea de scalare a încetat să mai funcționeze. Deci, la momentul anului 2016, numărul de tranzistori a continuat să crească, dar rata de creștere a performanței procesorului a încetinit. Motivul principal este că, pe măsură ce tranzistoarele devin mai mici, curenții de scurgere creează din ce în ce mai multe probleme: duc la încălzirea microcircuitului, care, la rândul său, duce la overclockarea termică a procesorului și la defecțiunea acestuia. Astfel, legea de scalare se bazează pe anumite limite ale puterii alocate procesorului ( eng. power wall ), după care procesoarele se supraîncălzi și devin inoperabile. Și este imposibil să depășiți aceste limite fără utilizarea unor sisteme de răcire neconvenționale, voluminoase și costisitoare. Drept urmare, din 2006, frecvența microprocesoarelor de masă nu a crescut peste aproximativ 4 GHz.
Nerespectarea Legii lui Dennard și, ca urmare, incapacitatea de a crește viteza de ceas a procesoarelor, i-au determinat pe producători să apeleze la o altă alternativă: producția de procesoare multi-core . Astfel, bugetul tranzistorilor, care a crescut datorită Legii lui Moore, nu se mai cheltuiește pe creșterea performanței nucleului de calcul în sine, ci pe creșterea numărului acestor nuclee în procesor și pe plasarea altor componente pe substratul procesorului ( multinivel ). cache , sistem video , interfețe de rețea , acceleratoare specializate), care înainte trebuiau plasate separat pe placă.