Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón y la Universidad de Baylor han hecho un gran avance para reducir el consumo de energía de los chips fotónicos que se utilizan en los centros de datos y las supercomputadoras.
Los hallazgos son importantes porque un centro de datos puede consumir hasta 50 veces más energía por pie cuadrado de superficie que un edificio de oficinas típico, según el Departamento de Energía de EE. UU.
Un centro de datos alberga las operaciones y el equipo de tecnología de la información de una organización; almacena, procesa y difunde datos y aplicaciones. Los centros de datos representan aproximadamente el 2% de todo el uso de electricidad en los Estados Unidos, dice el DOE.
Según la Comisión de Comercio Internacional de EE. UU., la cantidad de centros de datos ha aumentado rápidamente a medida que se dispara la demanda de datos. En los Estados Unidos, sede de muchas empresas que producen y consumen grandes cantidades de datos, como Facebook, Amazon, Microsoft y Google, hay más de 2600 centros de datos.
El avance de John Conley de la Facultad de Ingeniería de la OSU, el ex colega del estado de Oregón Alan Wang, ahora de Baylor, y los estudiantes graduados de la OSU Wei-Che Hsu, Ben Kupp y Nabila Nujhat implica un nuevo método ultraeficiente en energía para compensar variaciones de temperatura que degradan los chips fotónicos. Dichos chips «formarán la columna vertebral de comunicación de alta velocidad de los futuros centros de datos y supercomputadoras», dijo Conley.
El circuito de los chips fotónicos utiliza fotones (partículas de luz) en lugar de los electrones que circulan a través de los chips de computadora convencionales. Moviéndose a la velocidad de la luz, los fotones permiten la transmisión de datos extremadamente rápida y eficiente desde el punto de vista energético.
El problema con los chips fotónicos es que, hasta ahora, se ha requerido una cantidad significativa de energía para mantener su temperatura estable y un alto rendimiento. Sin embargo, el equipo dirigido por Wang ha demostrado que es posible reducir la energía necesaria para el control de la temperatura en un factor de más de 1 millón.
«Alan es un experto en materiales y dispositivos fotónicos y mi área de especialización es la deposición de capas atómicas y los dispositivos electrónicos», dijo Conley. «Pudimos hacer prototipos de trabajo que muestran que la temperatura se puede controlar a través del voltaje de la puerta, lo que significa que prácticamente no se usa corriente eléctrica».
En la actualidad, dijo Wang, la industria fotónica se basa exclusivamente en componentes conocidos como «calentadores térmicos» para ajustar las longitudes de onda de trabajo de los dispositivos electroópticos de alta velocidad y optimizar su rendimiento. Estos calentadores térmicos consumen varios milivatios de electricidad por dispositivo.
«Eso puede no parecer mucho considerando que una bombilla LED típica usa de 6 a 10 vatios», dijo Wang. «Sin embargo, multiplique esos varios milivatios por millones de dispositivos y se suman rápidamente, por lo que ese enfoque enfrenta desafíos a medida que los sistemas se amplían y se vuelven más grandes y más poderosos».
«Nuestro método es mucho más aceptable para el planeta», agregó Conley. «Algún día permitirá que los centros de datos sigan siendo más rápidos y potentes mientras usan menos energía para que podamos acceder a aplicaciones cada vez más potentes impulsadas por el aprendizaje automático, como ChatGPT, sin sentirnos culpables».
