Все новости

ДВФУ разрабатывает наноматериалы, способные снизить потребление энергии дата-центрами

Материалы также уменьшат углеродный след, который образуется при обработке и хранении информации

ВЛАДИВОСТОК, 27 сентября. /ТАСС/. Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) в рамках реализуемого мегагранта "Ферримагнитная спин-орбитроника" разрабатывает наноматериалы для нового поколения вычислительной элементной базы, призванной снизить потребности дата-центров в энергии. Эта работа позволит в том числе уменьшить углеродный след, образующийся при обработке и хранении информации, сообщил в интервью ТАСС проректор по научной работе ДВФУ Александр Самардак.

Он пояснил, что исследования в лаборатории, созданной в рамках этого мегагранта, направлены на разработку новых материалов для электроники, в частности, систем для сверхбыстрой магнитной записи информации. Такие системы позволяют записывать, хранить и стирать большие объемы информации, но энергии для этого требуется гораздо меньше, чем в используемых сейчас системах - жестких магнитных дисках и флеш-накопителях. Помимо систем хранения данных, разработки новой лаборатории могут использоваться для создания логических элементов, которые позволят реализовать вычислительные функции. В дальнейшем эти материалы могут быть использованы в процессорах нового поколения, в том числе в системах, способных моделировать функциональные особенности работы как отдельных нейронов, так и нейросетей головного мозга.

"Мы ищем сейчас магнитные материалы, в которых возможна реализация сверхбыстрого переключения направления намагниченности, что соответствует процессу переключения бита информации с 0 на 1 либо с 1 на 0. До этого мы работали с ферромагнитными металлами, а сейчас мы переходим на новый класс материалов с ферримагнитными свойствами, они также позволяют записывать информацию, но с использованием более короткого времени и очень низких токов. Другими словами, это будут высокоэффективные системы, пригодные для энергонезависимого хранения информации. Если они дойдут до внедрения, то сотовые телефоны, планшеты и ноутбуки станут намного более быстрыми и энергоэффективными, что приведет к повышенному сроку автономной работы этих устройств", - рассказал Самардак, пояснив, что это позволит, например, создать смартфон, работающий без подзарядки неделю.

Проблема дата-центров

По его словам, сейчас назревает глобальная проблема низкой энергоэффективности обработки и хранения данных: работающие на планете дата-центры, которые обрабатывают гигантские объемы данных, потребляют половину электроэнергии, необходимой для энергопитания всего транспорта на Земле. Это составляет около 5-7% от генерируемого электричества всей нашей планеты и примерно 3-5% от общего объема выбросов углекислого газа. Прирост числа дата-центров происходит ежегодно, и к 2030 году прогнозируется, что около 20% всей энергии планеты будет тратиться на их обслуживание, охлаждение и работу. При этом на охлаждение процессоров и жестких дисков расходуется 40-50% всей энергии, в результате в ближайшие 10 лет будет стремительно расти так называемый углеродный след, негативно влияющий на экологию планеты.

"Для того, чтобы решить эту проблему, нужны новые подходы и материалы для создания процессоров и элементов памяти, которые будут энергоэффективными и практически не будут греться. Спиновая электроника, благодаря другим физическим принципам, потребляет гораздо меньше энергии и не расходует ее на Джоулево тепло, в отличие от традиционной, зарядовой электроники. Если сделать такие процессоры и такую память на основе разрабатываемых в том числе в новой лаборатории ферримагнитной спин-орбитроники материалов, мы оградим себя от этой глобальной проблемы и сможем и дальше развивать электронику и вычислительную технику без значительного ущерба природе", - пояснил Самардак.

В конце января пресс-служба ДВФУ сообщила о планах открыть в 2021 году международный научно-образовательный центр междисциплинарных исследований, где ведущие российские и зарубежные специалисты будут разрабатывать научные и технологические основы нового поколения умной электроники (спинтроники и спин-орбитроники) для высокопроизводительных энергоэффективных вычислений и телекоммуникаций. Там же планируется развивать экспериментальное наукоемкое производство, внедрять разработки на российских предприятиях и готовить новое поколение высококвалифицированных исследователей. Проект "Ферримагнитная спин-орбитроника" был поддержан грантом правительства РФ на 2021-2023 годы. Руководителем лаборатории стал профессор Киотского университета Теуро Оно, который занимается проблемой магнитных наноматериалов с начала 1990-х годов.