Rewolucja w półprzewodnikach: ultracienkie materiały mogą ograniczyć zużycie energii przez centra danych o ponad 90%

Atomowe półprzewodniki zmienią oblicze elektroniki?

Zespół naukowców z Queen Mary University of London, University of Nottingham i University of Glasgow otrzymał grant programu EPSRC w wysokości 6 mln funtów na realizację projektu NEED2D – Enabling Net Zero and the AI Revolution with Ultra-Low Energy 2D Materials and Devices. Celem przedsięwzięcia jest opracowanie ultracienkich, dwuwymiarowych półprzewodników, które mogą zrewolucjonizować rynek elektroniki i znacząco ograniczyć zużycie energii przez centra danych i komputery o wysokiej wydajności.

Projekt ma charakter interdyscyplinarny i realizowany będzie we współpracy z ponad 20 partnerami przemysłowymi i naukowymi, którzy wnoszą łącznie ponad 2 mln funtów wkładu własnego. Wśród zakładanych efektów jest stworzenie prototypów nowatorskich tranzystorów i innych urządzeń elektronicznych o ultraniskim poborze mocy.

Sztuczna inteligencja pochłania prąd. Czas to zmienić

Według prognoz National Grid, zapotrzebowanie brytyjskich centrów danych na energię elektryczną wzrośnie sześciokrotnie do 2034 roku, osiągając aż 30% całkowitego zużycia prądu w kraju. Oznacza to wydatki rzędu miliardów funtów i ryzyko niewywiązania się z celów klimatycznych.

– Zamiast tylko inwestować w nowe źródła energii, chcemy zająć się problemem u źródła, ograniczając zapotrzebowanie centrów danych na energię choćby o 90% – podkreśla prof. Colin Humphreys z Queen Mary University of London, lider projektu.

Nowe półprzewodniki 2D, takie jak grafen i jego pochodne, są cieńsze niż atom, a mimo to potrafią przewodzić prąd znacznie efektywniej niż krzem – zwłaszcza w skali nano. Ich adekwatności umożliwiają rozwój energooszczędnych, kompaktowych i nowoczesnych architektur obliczeniowych, takich jak systemy neuromorficzne czy komputery kwantowe.

Korzyści nie tylko dla przemysłu AI

Jak wskazuje prof. Humphreys, nowe materiały znajdą zastosowanie również w elektronice konsumenckiej. – Będziemy ładować telefony raz w tygodniu, a nie codziennie – zapowiada. Oznacza to potencjalnie ogromne oszczędności także dla zwykłych użytkowników.

Projekt NEED2D obejmuje wszystkie etapy prac – od modelowania komputerowego i syntezy materiałów, przez ich charakteryzację, aż po integrację w gotowe urządzenia. Jak podkreśla prof. Amalia Patanè z University of Nottingham, 2D półprzewodniki mają zupełnie inne adekwatności niż ich „grubsze” odpowiedniki i otwierają nowe możliwości inżynieryjne na poziomie atomowym.

Szansa dla brytyjskiej gospodarki

Projekt ma nie tylko potencjał naukowy, ale także strategiczne znaczenie gospodarcze. UK już teraz jest największym rynkiem centrów danych w Europie, z Londynem jako głównym hubem. Przejście z krzemu na niskoenergetyczne tranzystory 2D pozwoli Brytyjczykom zachować konkurencyjność na globalnym rynku technologicznym.

– Chcemy, aby Wielka Brytania została światowym liderem w dziedzinie ultraoszczędnych urządzeń elektronicznych opartych na materiałach 2D – i to jeszcze przed 2040 rokiem – mówi prof. Humphreys.

Zobacz również:

• AI pochłania prąd. Co z globalną siecią energetyczną?
• AI napędza wzrost zużycia energii – raport IEA prognozuje przyszłość sektora energetycznego
• Microsoft inwestuje w 475 MW energii słonecznej. Nowe centra danych AI zasilane OZE

Źródło: Queen Mary University of London