डेनार्ड स्केलिंग

डेनार्ड स्केलिंग, जिसे MOSFET स्केलिंग के रूप में भी जाना जाता है, एक स्केलिंग कानून  है जो मोटे तौर पर बताता है कि जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर छोटे होते जाते हैं, उनका पावर घनत्व स्थिर रहता है, ताकि बिजली का उपयोग क्षेत्र के अनुपात में बना रहे; लंबाई के साथ  वोल्टेज  और  विद्युत प्रवाह  स्केल (नीचे की ओर) दोनों। मूल रूप से  MOSFET s के लिए तैयार किया गया कानून, रॉबर्ट एच. डेनार्ड द्वारा सह-लेखक 1974 के पेपर पर आधारित है, जिसके नाम पर इसका नाम रखा गया है।

व्युत्पत्ति
MOSFET स्केलिंग के डेनार्ड के मॉडल का तात्पर्य है कि, प्रत्येक प्रौद्योगिकी पीढ़ी के साथ:

1. ट्रांजिस्टर के आयामों को -30% (0.7×) तक बढ़ाया जा सकता है। इसके निम्नलिखित प्रभाव एक साथ होते हैं:


 * एक व्यक्तिगत उपकरण का क्षेत्रफल 50% कम हो जाता है, क्योंकि क्षेत्रफल#आयतें।
 * डिवाइस, C से जुड़ी धारिता 30% (0.7×) कम हो जाती है, क्योंकि Capacitance#Capacitors।
 * विद्युत क्षेत्र को अपरिवर्तित रखने के लिए, वोल्टेज, V, 30% (0.7×) कम हो जाता है, क्योंकि Electric_field#Uniform_fields।
 * उनकी समाई#पारस्परिक_क्षमता के कारण, वर्तमान और संक्रमण समय जैसी विशेषताएं भी 30% तक कम हो जाती हैं।
 * ओवरऑल सर्किट डिले को ट्रांजिशन टाइम पर हावी माना जाता है, इसलिए इसे भी 30% तक कम कर दिया जाता है।

2. उपरोक्त प्रभावों से ऑपरेटिंग फ़्रीक्वेंसी, f में लगभग 40% (1.4×) की वृद्धि होती है, क्योंकि फ़्रीक्वेंसी#परिभाषाएँ_और_इकाइयां।

3. व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर की बिजली खपत 50% कम हो जाती है, क्योंकि सीवी सक्रिय शक्ति  है2च. इसलिए, प्रत्येक प्रौद्योगिकी उत्पादन में, अलग-अलग ट्रांजिस्टर का क्षेत्र और बिजली की खपत आधी हो जाती है। दूसरे शब्दों में, यदि ट्रांजिस्टर का घनत्व दोगुना हो जाता है, तो बिजली की खपत ( ट्रांजिस्टर घनत्व दोगुनी संख्या के साथ) समान रहती है।

मूर के नियम और कंप्यूटिंग प्रदर्शन के साथ संबंध
मूर का नियम कहता है कि ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाती है। डेनार्ड स्केलिंग के साथ संयुक्त, इसका मतलब है कि प्रति जूल प्रदर्शन  और भी तेजी से बढ़ता है, हर 18 महीने (1.5 साल) में दोगुना हो जाता है। इस प्रवृत्ति को कभी-कभी कूमी के नियम के रूप में जाना जाता है। दोहरीकरण की दर मूल रूप से कूमी द्वारा 1.57 वर्ष होने का सुझाव दिया गया था, लेकिन हाल के अनुमान बताते हैं कि यह धीमा है।

2006 के आसपास डेनार्ड स्केलिंग का ब्रेकडाउन
सीएमओएस सर्किट की गतिशील (स्विचिंग) बिजली की खपत आवृत्ति के समानुपाती होती है। ऐतिहासिक रूप से, डेनार्ड स्केलिंग द्वारा वहन की गई ट्रांजिस्टर बिजली की कमी ने निर्माताओं को समग्र सर्किट बिजली की खपत में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना घड़ी की आवृत्तियों को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक बढ़ाने की अनुमति दी।

2005-2007 के बाद से डेनार्ड स्केलिंग टूट गई प्रतीत होती है। 2016 तक, एकीकृत परिपथों में ट्रांजिस्टर की संख्या अभी भी बढ़ रही है, लेकिन प्रदर्शन में परिणामी सुधार महत्वपूर्ण आवृत्ति वृद्धि के परिणामस्वरूप गति-अप की तुलना में अधिक क्रमिक हैं। ब्रेकडाउन के लिए उद्धृत प्राथमिक कारण यह है कि छोटे आकार में, वर्तमान रिसाव अधिक चुनौतियों का सामना करता है और चिप को गर्म करने का कारण भी बनता है, जो थर्मल पलायन का खतरा पैदा करता है और इसलिए ऊर्जा लागत को और बढ़ाता है।

डेनार्ड स्केलिंग के टूटने और घड़ी की आवृत्तियों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने में असमर्थता के कारण अधिकांश सीपीयू निर्माताओं ने प्रदर्शन को बेहतर बनाने के वैकल्पिक तरीके के रूप में मल्टीकोर प्रोसेसर  पर ध्यान केंद्रित किया है। एक बढ़ी हुई कोर गिनती से कई लोगों को लाभ होता है (हालांकि किसी भी तरह से - Amdahl का नियम देखें) वर्कलोड, लेकिन कई कोर होने से सक्रिय स्विचिंग तत्वों में वृद्धि के परिणामस्वरूप समग्र बिजली की खपत में वृद्धि होती है और इस प्रकार CPU बिजली अपव्यय के मुद्दे बिगड़ जाते हैं। अंतिम परिणाम यह है कि एक एकीकृत परिपथ का केवल कुछ अंश वास्तव में किसी भी समय बिजली की कमी का उल्लंघन किए बिना सक्रिय हो सकता है। शेष (निष्क्रिय) क्षेत्र को  डार्क सिलिकॉन  कहा जाता है।