Создание суперкомпьютера предполагает разработку максимально эффективного охлаждающего метода.
Это необходимо из-за того, что обработка информации происходит за счет создания и переноса электрических импульсов. Этот процесс достаточно энергозатратный, кроме того, он сопровождается значительным выделением тепла. А с учетом того, что современные микросхемы становятся все плотней (изготавливаются по 7-нанометровому техпроцессу), потребность в охлаждении аппаратной части становится еще больше.
Как работает охладительная система
Чтобы снизить поднявшуюся температуру, в сверхмощных вычислительных системах используется воздушное и водяное охлаждение. Первый вариант обеспечивается группой вентиляторов, а второй – водой, которая подается по специальным каналам. Оба варианта являются достаточно сложными и энергозатратными, например, для американского компьютера Summit ежеминутно подается до 15 тонн воды. Чтобы избежать сложностей, немецкие инженеры из университета Констанца предложили принципиально другой способ передачи данных – при помощи кодирования.
В чем заключается немецкое изобретение
Суть предложения заключается в передаче информации при помощи магнитных свойств электронов (спинов). Но при проработке были выявлены определенные трудности. Связаны они с тем, что в традиционных полупроводниках ток переносится парами электронов с противоположными магнитными моментами. Эти пары немагнитные, поэтому переносить магнитные данные они не могут в принципе.
Чтобы изучить механизм образования соединений электронов, была проведена серия опытов. Испытания показали возможность обнаружения таких пар, если в качестве материала использовать алюминий и сульфид европия. Алюминий выполняет функцию хорошего проводника, а сульфид европия – ферромагнитного диэлектрика. Второй компонент способен поддерживать свойства даже в слое нанометровой толщины. По сравнению с используемыми сейчас аналогами такая технология имеет несколько преимуществ:
- высокая энергоэффективность – не производит тепла;
- увеличение производительности – скорость обработки значительно выше;
- снижение размеров и упрощение схемы вычислительного устройства.
Благодаря сверхпроводящей спинтронике производство полупроводников для перспективных суперкомпьютеров и вовсе может сойти на нет. Во всяком случае именно на это надеется коллектив разработчиков.
