Энергосберегающие серверы: Хранение данных 2.0

Будь то отправка бабушке и дедушке нескольких фотографий детей, потоковое воспроизведение фильма или музыки, или многочасовой интернет-серфинг - объем данных, генерируемых нашим обществом, постоянно увеличивается. Но за это приходится платить, так как хранение данных потребляет огромное количество энергии.

Если предположить, что в будущем объемы данных будут продолжать расти, то соответствующее потребление энергии также увеличится на несколько порядков. Например, прогнозируется, что к 2030 году потребление энергии в ИТ-секторе вырастет до десяти петаватт-часов, или десяти триллионов киловатт-часов. Это будет эквивалентно примерно половине вырабатываемой в мире электроэнергии.

Удвоение эффективности процесса хранения

Но что можно сделать, чтобы уменьшить количество энергии, необходимой серверам для работы? Обычно данные хранятся в хранилище с помощью намагничивания. Для записи или удаления данных электрические токи пропускаются через ферромагнитные многослойные структуры, где протекающие электроны создают эффективное магнитное поле. Намагниченность на накопительном уровне "чувствует" это магнитное поле и соответствующим образом меняет его направление. Однако каждый электрон может быть использован только один раз.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Важным шагом вперед в области энергосберегающего хранения данных является создание ферромагнитного слоя хранения, включающего в себя тяжелый металл, например, платину. По мере прохождения тока через тяжелый металл электроны переключаются туда-сюда между тяжелым металлом и ферромагнитным слоем. Большим преимуществом этой технологии является то, что электроны могут быть повторно использованы многократно, а ток, необходимый для записи данных, уменьшается в тысячу раз.

Команда исследователей из Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце (JGU) в сотрудничестве с исследователями из Центра исследований (Forschungszentrum Jülich) нашли возможность еще раз удвоить эффективность этого процесса хранения. "Вместо того, чтобы использовать простой кремний в качестве подложки, как это принято, мы используем пьезоэлектрический кристалл", - объясняет ученая из JGU Мария Филианина. "Мы прикрепляем к поверхности тяжелый слой металла и ферромагнитный слой." Если к пьезоэлектрическому кристаллу прикладывается электрическое поле, то в кристалле возникает механическая деформация. Это, в свою очередь, повышает эффективность магнитного переключения слоя хранилища, который является элементом, обеспечивающим хранение данных.

Степень повышения эффективности определяется системой и напряженностью электрического поля. "Мы можем непосредственно измерить изменение эффективности и, соответственно, скорректировать соответствующую напряженность поля - фактически на лету", - сказала Филианина. Другими словами, можно напрямую контролировать эффективность процесса магнитного переключения, регулируя напряженность электрического поля, которому подвергается пьезоэлектрический кристалл.

Это позволяет не только значительно снизить энергопотребление, но и использовать сложные архитектуры для хранения информации. Исследователи предполагают, что если электрическое поле будет приложено только к небольшой площади пьезоэлектрического кристалла, то эффективность переключения будет только увеличена в этом месте. Если они сейчас настроят систему таким образом, что крутящие моменты вращения электронов могут быть переключены только при усилении деформации в пьезоэлектрическом кристалле, то они могут изменять намагниченность локально.

"Используя этот метод, мы можем легко реализовать многоуровневую память и сложные серверные архитектуры", - заявила Филианина, кандидат наук в области материаловедения в Высшей школе с отличием города Майнца и в Центре имени Макса Планка.

"Я рада, что сотрудничество с нашими коллегами в Юлихе работает так хорошо. Без их теоретического анализа мы не смогли бы объяснить наши наблюдения. Я с нетерпением жду продолжения работы с ними в связи с получением недавно совместно предоставленного гранта ERC " Synergy ", - подчеркнул профессор Матиас Кляуи, который координировал экспериментальную работу. опубликовано econet.ru по материалам uk.motor1.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet