Munu tölvur skapa raforkuskort 2040? < Origo

 
 

Munu tölvur valda raforkuskorti 2040?

24.09.2019

Vísindamenn hafa spáð því að ef ekki komi til róttækra endurbóta á því hvernig tölvur eru hannaðar verði raforkuþörf tölvukubba árið 2040 umfram það magn sem orkuframleiðsla á heimsvísu getur annað, að því er fram kom í grein sciencealert.com.

Spáin gæti þýtt að geta okkar til að halda í við lögmál Moores – kenninguna um að fjöldi smára á samrásum tvöfaldist á tveggja ára fresti – sé um það bil að renna okkur úr greipum, segir í greininni, sem er reyndar 3 ára gömul en áhugaverð í ljósi aukinnar orkuþarfar tækninnar. 

Segir að spáin um að þróun tölvukubba verði örari en ráð var fyrir gert af hálfu samtaka hálfleiðaraframleiðenda (e. Semiconductor Industry Association - SIA).

Fram kemur að grunnhugmyndin sé sú að eftir því sem tölvukubbar verða sífellt öflugri vegna aukins smárafjölda muni þeir þurfa meiri orku til að virka (nema afkastageta aukist).

Framleiðendur hálfleiðara geta spornað við þessari orkunotkun með hugvitsamri hönnun en samtökin segja takmörk fyrir því hversu langt það nær með núverandi aðferðum.

„Geta framleiðenda til að fylgja lögmáli Moores hefur leitt til minni smára en aukins orkuþéttleika og tilheyrandi vandamála við varmastjórnun,“ segir í skýrslunni frá 2015.

Fleiri smárar í hverjum kubb og fleiri millitengi

„Fleiri smárar í hverjum kubb þýðir fleiri millitengi – heildarlengd millitengja í háþróuðustu örgjörvum getur numið nokkrum kílómetrum. En eftir því sem millitengi smækka dregur úr afkastagetu þeirra.“

Til lengri tíma litið áætla samtök hálfleiðaraframleiðenda að miðað við gang mála með núverandi aðferðum við hönnun tölvukubba, „verði tölvuvinnsla ekki sjálfbær árið 2040, þegar orkuþörf fyrir tölvuvinnslu verði meiri en áætluð orkuframleiðsla á heimsvísu“.

Nú orðið stafla hönnuðir tölvukubba sífellt minni smárum í þremur víddum til þess að bæta afköst og halda í við lögmál Moores, en samtök hálfleiðaraframleiðenda segja að sú nálgun muni ekki virka endalaust, miðað við hversu mikil orka muni tapast með sífellt þéttari kubbum í framtíðinni.

„Hefðbundnar aðferðir mæta nú efnislegum takmörkunum. Til að draga úr orkukostnaði við meðhöndlun gagna á kubbum þarf samhæfðar rannsóknir á nýjum efnum, tækjum og uppbyggingu tölva,“ er fullyrt af samtökunum.

„Orkunýtni þessarar nýju tækni og uppbyggingar þarf að vera nokkrum stærðargráðum meiri en bestu núverandi áætlanir fyrir almenna stafræna hálfleiðaratækni segja til um ef koma á í veg fyrir að orkunotkun fylgi feikilegri vaxtarkúrfu.“

Fjárhagslega óhagkvæmt að bæta afköst tölvukubba?

Tölvuverkfræðingar samtímans standa sannarlega frammi fyrir áskorun, þar sem hinn nýi vegvísir í skýrslu samtakanna bendir einnig á að eftir árið 2020 verði fjárhagslega óhagkvæmt að bæta afköst tölvukubba með hefðbundnum kvörðunaraðferðum, eins og minnkun smára, ef marka má greinina, sem er frá 2016.

Mikils er krafist en næstu framfarastökk í afkastagetu tölva og í rannsóknum gætu þurft að verða á sviðum sem strangt til tekið tengjast ekki smárafjölda – og þótt lögmáli Moores verði ekki fylgt nákvæmlega mun boðskapur þess vonandi ríkja áfram á næstu áratugum.

„Sá múr byrjaði að hrynja fyrir alvöru árið 2005 og síðan þá hefur fjöldi smára aukist en þeir eru í raun ekki svo miklu betri,“ sagði Thomas Conte, tölvuverkfræðingur við Tækniháskólann í Georgíu-fylki í samtali við Rachel Courtland hjá tímaritinu IEEE Spectrum.

„Þar með er ekki sagt að lögmál Moores sé úrelt. Þetta þýðir að stigið er til baka til að segja hvað skiptir raunverulega máli í þessu samhengi  – og það sem skiptir raunverulega máli er tölvuvinnsla.“