I ricercatori dell’Oregon State University e della Baylor University hanno fatto un passo avanti verso la riduzione del consumo energetico del chip fotonici utilizzato nei data center e nei supercomputer.
La studentessa di dottorato Jessica Peterson e il professor John Conley discutono del funzionamento di uno dei sistemi di deposizione di strati atomici (ALD) del suo gruppo. Credito immagine: Oregon State University
Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, i risultati sono importanti perché un data center può consumare fino a 50 volte più energia per piede quadrato di superficie rispetto a un tipico edificio per uffici.
Un data center ospita le operazioni e le apparecchiature informatiche di un’organizzazione; memorizza, elabora e diffonde dati e applicazioni. Il DOE afferma che i data center rappresentano circa il 2% di tutto il consumo di elettricità negli Stati Uniti.
Secondo la US International Trade Commission, i data center sono cresciuti rapidamente con l’aumento della domanda di dati. Negli Stati Uniti, sede di molte aziende che producono e consumano enormi quantità di dati tra cui Facebook, Amazon, Microsoft e Google, ci sono più di 2.600 data center.
Microchip durante il processo di fabbricazione – foto illustrativa. Credito immagine: Laura Ockel tramite Unsplash, licenza gratuita
Il progresso di John Conley dell’OSU College of Engineering, dell’ex collega dell’Oregon State Alan Wang, ora di Baylor, e degli studenti laureati dell’OSU Wei-Che Hsu, Ben Kupp e Nabila Nujhat prevede un nuovo metodo ultra efficiente dal punto di vista energetico per compensare variazioni di temperatura che degradano i chip fotonici.
Tali chip “costituiranno la spina dorsale di comunicazione ad alta velocità dei futuri data center e supercomputer”, ha affermato Conley.
I circuiti nei chip fotonici utilizzano i fotoni, particelle di luce, anziché gli elettroni che attraversano i chip dei computer convenzionali. Muovendosi alla velocità della luce, i fotoni consentono la trasmissione dei dati estremamente rapida ed efficiente dal punto di vista energetico.
Il problema con i chip fotonici è che fino ad ora è stata necessaria una notevole quantità di energia per mantenere la temperatura stabile e le prestazioni elevate. Il team guidato da Wang, tuttavia, ha dimostrato che è possibile ridurre l’energia necessaria per il controllo della temperatura di un fattore superiore a 1 milione.
L’efficienza energetica è estremamente importante nei data center moderni – foto illustrativa. Credito immagine: kewl tramite Pixabay, licenza gratuita Pixabay
“Alan è un esperto di materiali e dispositivi fotonici e la mia area di competenza è la deposizione di strati atomici e dispositivi elettronici”, ha detto Conley. “Siamo stati in grado di realizzare prototipi funzionanti che mostrano che la temperatura può essere controllata tramite la tensione di gate, il che significa praticamente non utilizzare corrente elettrica”.
Attualmente, ha affermato Wang, l’industria della fotonica si affida esclusivamente a componenti noti come “riscaldatori termici” per mettere a punto le lunghezze d’onda di lavoro dei dispositivi elettro-ottici ad alta velocità e ottimizzarne le prestazioni. Questi riscaldatori termici consumano diversi milliwatt di elettricità per dispositivo.
“Potrebbe non sembrare molto considerando che una tipica lampadina a LED utilizza da 6 a 10 watt”, ha detto Wang. “Tuttavia, moltiplica quei diversi milliwatt per milioni di dispositivi e si sommano rapidamente, quindi questo approccio deve affrontare sfide man mano che i sistemi si espandono e diventano più grandi e più potenti”.
“Il nostro metodo è molto più accettabile per il pianeta”, ha aggiunto Conley. “Un giorno consentirà ai data center di continuare a diventare più veloci e più potenti utilizzando meno energia in modo da poter accedere ad applicazioni sempre più potenti guidate dall’apprendimento automatico, come ChatGPT, senza sentirsi in colpa”.
Fonte: Università statale dell’Oregon
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