Des chercheurs ont réalisé une avancée majeure visant à réduire la consommation énergétique des puces photoniques utilisées dans les centres de données et les supercalculateurs. Cette découverte est un jalon crucial pour optimiser la consommation d’énergie dans ces secteurs gourmands en ressources.
Selon le Département américain de l’Énergie, un centre de données peut consommer jusqu’à 50 fois plus d’énergie par pied carré (ou 0.092 m2) d’espace au sol qu’un bâtiment de bureaux typique. Ces centres, qui abritent les opérations et équipements informatiques des organisations, représentent environ 2% de toute l’électricité consommée aux États-Unis.
La Commission du commerce international des États-Unis rapporte que le nombre de centres de données a explosé au fur et à mesure de l’augmentation de la demande de données. Les États-Unis, foyer d’entreprises majeures productrices et consommatrices de vastes quantités de données telles que Facebook, Amazon, Microsoft et Google, abritent plus de 2 600 centres de données.
Des chercheurs, dont John Conley du Collège d’ingénierie de l’OSU, ont mis au point une méthode ultra-économe en énergie pour compenser les variations de température qui dégradent les puces photoniques. Ces puces, selon lui, « formeront l’épine dorsale de communication à haute vitesse des futurs centres de données et supercalculateurs ».
L’enjeu des puces photoniques est que jusqu’à présent, une énergie considérable était nécessaire pour maintenir leur température stable et leur performance élevée. L’équipe dirigée par Alan Wang a toutefois démontré qu’il était possible de réduire l’énergie nécessaire pour le contrôle de la température d’un facteur supérieur à un million.
« Alan est un expert en matériaux et dispositifs photoniques et mon domaine d’expertise est le dépôt en couche atomique et les dispositifs électroniques », a déclaré Conley. « Nous avons réussi à créer des prototypes fonctionnels qui montrent que la température peut être contrôlée par la tension de grille, ce qui signifie l’utilisation de pratiquement aucun courant électrique. »
Actuellement, l’industrie de la photonique s’appuie exclusivement sur des composants appelés « chauffages thermiques » pour affiner les longueurs d’onde de travail des dispositifs électro-optiques à grande vitesse et optimiser leurs performances. Ces chauffages thermiques consomment plusieurs milliwatts d’électricité par dispositif.
« Cela peut ne pas sembler beaucoup quand on considère qu’une ampoule LED typique utilise de 6 à 10 watts », a déclaré Wang. « Cependant, multipliez ces milliwatts par des millions de dispositifs et ils s’accumulent rapidement, donc cette approche pose des problèmes lorsque les systèmes s’agrandissent et deviennent plus puissants. »
« Notre méthode est bien plus acceptable pour la planète », a ajouté Conley. « Elle permettra un jour aux centres de données de devenir de plus en plus rapides et puissants tout en utilisant moins d’énergie, afin que nous puissions accéder à des applications de plus en plus puissantes basées sur l’apprentissage machine, telles que ChatGPT, sans culpabilité. »
La recherche a été soutenue par Intel, la NASA et la National Science Foundation et a été publiée dans Nature Scientific Reports.
