아까 전 밑 글의 CPU/GPU의 열 효율이 100%인가? 하는 내용을 댓글로 적으려다 음... 댓글 창이 터질 것 같아서 정리할 겸 적어보려고 합니다.

열 효율의 정의는 열기관에서 사용되는 투입되는 에너지 대비 산출되는 유효한 에너지의 비율입니다.

요컨대, PC 쿨러(공냉식의 히트스프레더에 공기를 투과시키는 상대적으로 패시브한 쿨링/액상형의 냉각제를 라디에이터를 통하여 열교환하는 액티브한 쿨링 시스템을 통칭)는 열을 분산시키고, 외부의 광활한 저온부로 열에너지를 발산하는 기구이죠. 

여기서는 유효한 열효율을 계산하기가 편리합니다. 왜냐하면, 열이 직접적으로 전달되는 것이고, 수냉이라고 불리는 비교적 액티브한 열기관은 에어컨과 원리가 거의 비슷하거든요... 출력이 낮아서 냉매 종류가 다르고, 그에 따라 커다란 컴프레셔 등이 생략된 걸 제외하면 말이죠.

반도체는... 조금 더 복잡합니다. 산출되는 에너지가 최종적으로는 정보의 형태를 띄고 있는지라, 에너지 변화가 미미하거든요. 

반도체 내부에서도 전자의 이동과 그에 따른 반도체 자체의 저항에 따른 열에너지 발생이 거의 10할에 달할겁니다. 다른 건 오차 범위 내에서 무시해도 될 정도죠. 

그리고, 반도체 내부에서 전자가 이동하는 데 드는 에너지(그러니까, 저항)도 실제 정보 처리(및 연산) 보다는 정보의 전달과정, 그러니까 메모리 계층간 이동에서 극도로 많은(기억이 확실하지는 않지만 과반을 크게 넘을겁니다.) 에너지를 소비합니다. 

그래서 광통신을 정보 전달에 이용하는 실리콘 포토닉스도 최근 랩 수준에서의 연구가 활발합니다.

현재 사용되는 광통신은 광섬유를 통한 FTTx가 대표적이죠. 기존 구리선, 전자를 통한 전송보다 효율이 압도적입니다. 더 빠르고, 신호 감쇠율도 훨씬 적죠. 이걸 실리콘 웨이퍼 상에서 구현한다면, 기존 정보 전달에 사용되는 에너지를 크게 줄일 수 있을 겁니다-라는게 실리콘 포토닉스가 갖는 이념이라고 생각합니다.

(참고 : https://news.skhynix.co.kr/post/dgist-series-5)

광학 분야 이스트 대학 중 최고로 평가받는 디지스트와의 연구 블로그?입니다.

마지막으로, 정보가 왜 에너지 변화가 적냐고 묻는다면, 가장 기초적인 차원의 물리량이기 때문이라고 저는 이해했습니다.

정보는 구조적인 데이터입니다. 전 우주가 통용하는 물리법칙들의 결합으로 만물을 설명하는데, 그 결합이 정보입니다.(매우매우 축약된 설명이므로, 자세히 알고 싶은 분들에게는 오개념...이라는 소리를 들을만 합니다. 죄송합니다... 표현력의 한계ㅜㅜ)

그러므로, 무엇보다 효율적이고, 현재 기술 중에서 차지하는 비중이 작다고 생각할 수 있겠죠.