Созданы энергоэффективные коммутаторы для центров обработки данных нового поколения

Созданы энергоэффективные коммутаторы для центров обработки данных нового поколения

Ученые разработали оптический переключатель на основе кремния, который почти не требует энергии для работы. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Новое устройство управляет светом с помощью материала с фазовым переходом и графенового нагревателя. Тонкий слой атомов углерода снижает потери энергии до 70 раз по сравнению с популярными устройствами из легированного кремния.

Традиционные кремниевые фотонные переключатели настраиваются с помощью теплового эффекта. Под воздействием тепла изменяются оптические свойства материала переключателя, что приводит к изменению пути прохождения света. Для выработки тепла в таких устройствах обычно пропускают электрический ток через металл или полупроводник. Эта технология требует огромного количества энергии, отмечают авторы.

В своей работе ученые использовали нелетучий материал с фазовым переходом. Такой материал трансформируется при кратковременном нагревании и остается в этом состоянии до тех пор, пока не получит очередной тепловой импульс, после чего возвращается в исходное состояние. Это избавляет от необходимости поддерживать натяжение для сохранения желаемой формы.

Кроме того, разработчики использовали нелегированный кремний толщиной 220 нм для распространения света и вставили слой графена между кремнием и материалом с фазовым переходом для проведения электричества. Эта конструкция устраняет потери энергии, направляя все тепло, выделяемое графеном, на изменение материала с фазовым переходом.

Результаты исследования показали, что плотность энергии переключения данной установки составляет всего 8,7 аДж/нм3. Это примерно в 70 раз меньше, чем требуется обычным устройствам, использующим легированный кремний для нагрева материала.

— По сравнению с тем, что в настоящее время используется в центрах обработки данных для питания фотонных схем, эта технология значительно снизит энергопотребление центров обработки данных, сделав их более устойчивыми и экологически чистыми, — Арка Маджумдар, исследователь и соавтор статьи из Вашингтонского университета.

Дата-центры — неотъемлемая часть современной реальности. Они потребляют огромное количество энергии при передаче данных между серверами в центре. Одним из способов снижения затрат на электроэнергию является использование света для передачи информации с помощью оптических переключателей с электрическим приводом, которые контролируют поток света.


Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях