暗硅（dark silicon）

想象一间忙碌的餐厅后厨：你有十个灶台，但抽油烟机一次只能带走三个炉头的热量。十个灶台都归你，可一旦同时点火，厨房就烟雾弥漫，大家只能停下手。所以在任何一刻，大多数灶台都得空着，只有少数几个在真正做菜。现代芯片面对的是同一笔交易。晶体管不断缩小，工程师因此能在一块裸晶（die）上塞进数量惊人的晶体管，但封装能散掉的热量却是固定的。暗硅指的就是这样一部分晶体管：在任一瞬间都必须保持关断，因为如果让所有晶体管同时全速运转，芯片就会被烧熔。这些晶体管明明已经印在裸晶上、花了钱、也造了出来，可其中很大一块注定只能处于黑暗、不工作的状态。

这正是 Dennard 缩放定律在 2006 年前后终结时摆上桌的那张直接账单。Dennard 定律过去许诺：晶体管缩小的同时还能降低其工作电压，于是即便你塞进更多器件，功率密度（每平方毫米的瓦数）也能保持平稳。可一旦电压缩放停滞，每一代仍在让晶体管数量翻倍，每个晶体管的功耗却不再下降得足够快、跟不上数量的增长。功率密度开始攀升，而既然一个固定的封装散不掉无限多的瓦数，你也就根本无法让整块裸晶同时上电工作。2010 年代初的估算显示，在先进节点上，一块芯片在任一时刻可能有远超一半都处于暗态，而且这一缺口随每个节点继续拉大。印出晶体管很便宜，真正稀缺的资源是驱动它们开关所需的那些瓦数。