Разработаны новые энергоэффективные коммутаторы для дата-центров
Американские исследователи разработали новые оптические коммутаторы для дата-центров. Они состоят из материала с фазовым переходом и графенового нагревателя. Разработка позволит заметно снизить энергетические затраты на содержание дата-центров. Статья опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Дата-центры — это специализированные пространства для хранения, обработки и распространения данных. Они потребляют большое количество энергии, так как в них размещены серверы и мощные компьютеры, взаимодействующие друг с другом через интерконнекты — физические соединения, позволяющие обмениваться данными. Один из способов снижения энергопотребления в центрах обработки данных — использование оптических коммутаторов с электрическим управлением для передачи информации.
Ученые из Вашингтонского университета разработали новый энергосберегающий и энергонезависимый переключатель на основе кремния, который управляет светом с помощью материала с фазовым переходом и графенового нагревателя. Материал с фазовым переходом трансформируется при кратковременном нагревании и остается в этом состоянии до тех пор, пока не получит еще один тепловой импульс, после чего возвращается в исходную форму.
«Эта платформа действительно расширяет границы энергоэффективности, — говорит соавтор исследования Арка Маджумдар. — По сравнению с тем, что в настоящее время используется в дата-центрах для управления фотонными цепями, эта технология позволит значительно сократить потребности дата-центров в энергии, сделав их более стабильными и безопасными для окружающей среды».
Для нагрева материала с фазовым переходом ученые использовали слой нелегированного кремния толщиной 220 нанометров для распространения света. Между кремнием и материалом с фазовым переходом они ввели слой графена для проведения электричества. Эта конструкция устраняет потерю энергии, направляя все тепло, выделяемое графеном, на изменение формы материала с фазовым переходом.
Теперь авторы планируют показать, что эти переключатели можно использовать для оптической маршрутизации информации через сеть устройств, это будет ключевым шагом на пути к их использованию в дата-центрах. Они также заинтересованы в применении этой технологии к нитриду кремния для маршрутизации одиночных фотонов для квантовых вычислений.