这几乎只是简单的能量损失,导致电子产品的热量积聚。不过,表面上看这是无害的升温,造成了双重问题:
首先,能量的损失,表现为热量,降低了机器的计算能力——大部分是有目的地创造和需要的,高功率的能量消失在稀薄的空气中,而不是计算数字。其次,正如数据中心管理人员所知,更糟糕的是,冷却所有的废热需要花钱。2020欧洲杯预赛
由于这两个原因(还有其他一些原因,比如与生态相关的原因,以及设备的寿命,这项技术会随着温度的变化而崩溃),人们正在加大努力,以这样一种方式来制造计算机,从而彻底消除热量。晶体管、超导体和芯片设计是2018年宣布重大概念突破的三个领域。它们是重要的发展,因此,我们不久就会看到效率的终极目标:冷运行的计算机。
室温开关
美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)说:“晶体管材料中常见的低效率会导致能量损失,在其网站本月的一篇新闻文章中. 这“会导致热量积聚和电池寿命缩短”
实验室提出并成功地证明了一种叫做铋酸钠(Na3Bi)的材料将用于一种新型晶体管的设计,它说这种材料可以“在室温下携带几乎零损耗的电荷”,换句话说,没有热量。晶体管执行电子设备所需的开关和其他任务。
新的“奇异的超薄材料”是一种拓扑晶体管。包括澳大利亚莫纳什大学的科学家在内的研究小组解释说,这意味着这种材料具有独特的可调特性。他们说,这是超导体,但不像超导体,不需要冷却。在某些材料中发现的超导性,是通过极端冷却消除电阻的部分原因。
将更多的晶体管封装到更小的器件中,正朝着物理极限迈进。伯克利实验室的文章说:“超低能拓扑电子学是应对现代计算中日益增长的能源浪费挑战的一个潜在的答案。”。
电子自旋与磁数据
德国康斯坦茨大学的另一组研究人员说,超级计算机将在没有余热的情况下制造。该小组正在研究不产生热量的电子传输,并正在通过一种超导形式接近它。
“原则上,通过利用电子的磁性,即电子自旋,磁编码信息可以在不产生热量的情况下传输,”他们在大学网站上的文章这个月。所谓“自旋电子学”,是电子的固有自旋,也与磁性有关。这门科学,大致上,在电子中使用了另一个维度,从而创造了效率增益。
不过,文章说,问题是,磁性和无损电流流“是无法共存的竞争现象”。这个问题与电子对在这个过程中如何变成非磁性有关,因此,至关重要的是,不能携带磁编码信息。
然而,研究人员说,他们现在已经知道如何做到这一点。它们利用“特殊磁性材料”和超导体结合成对的电子。该大学的文章说:“具有平行自旋的电子可以被束缚在通过磁铁携带超电流超过更长距离的成对电子上。”。
他们说,本质上不加热的超导自旋电子学现在可能能够取代基本上热的半导体技术,换句话说。
芯片上的冷却通道
第三个突破,我在11月写的一篇文章,是关于芯片设计的优化,以更好地冷却实际芯片本身.
发明者说,应该在芯片表面嵌入“冷却液可以通过的螺旋或迷宫”来冷却,而不是粘附散热器。散热器效率低下的部分原因是需要热界面材料。
宾厄姆顿大学的螺旋冷却芯片科学家声称,电子设备可以保持18华氏度的低温,数据中心的用电量可以减少5%。2020欧洲杯预赛