Português 
Inglês 
Espanhol 
3 min de leitura 
0 comentários 
Pesquisa publicada na Science demonstra um elemento de comutação não volátil capaz de operar em 40 picossegundos, com baixa geração de calor, abrindo caminho para processadores mais rápidos e eficientes em data centers, embora produção em escala e uso de tântalo ainda imponham desafios.
Dispositivo que pode acelerar processadores em até 1.000 vezes, sem aumento relevante de calor residual, foi demonstrado por pesquisadores no Japão e pode atacar um dos maiores gargalos dos data centers: o consumo de energia para computação e refrigeração.
Processadores mais rápidos sem ampliar o calor
O avanço envolve um elemento de comutação não volátil, capaz de alternar informações em escala de picossegundos. Em testes de laboratório, o dispositivo processou um bit em 40 picossegundos, intervalo equivalente a 40 trilionésimos de segundo.
Chips convencionais, usados como referência pelos pesquisadores, têm dificuldade para operar abaixo de um nanossegundo.
-
Artesão vietnamita constrói do zero um barco em forma de disco voador, instala propulsão a jato, painéis solares e portas automáticas, leva a estrutura futurista para a água e prova que sua “nave” artesanal flutua e navega em teste que transforma fantasia em realidade flutuante
-
EUA olham para montanhas de lixo nuclear acumulado e estudam transformar combustível usado em nova fonte de energia, em plano que pode reduzir resíduos, reaproveitar urânio e abastecer sistemas militares de longa duração
-
Helicóptero da Polícia Federal despeja 12 mil kg de sementes no Brasil em operação aérea de reflorestamento que transforma sacos de sementes em chuva verde e mira plantar 100 milhões de árvores até 2030, começando por áreas no Paraná
-
No deserto de Xinjiang, China ergue fábrica química gigante sobre 390 bilhões de toneladas de carvão, coloca 300 caminhões sem motorista para trabalhar sem parar e usa braços robóticos que trocam baterias em 6 minutos para reduzir dependência do petróleo
A diferença é importante porque a velocidade dos processadores costuma vir acompanhada de maior geração de calor. Em computadores pessoais, isso aparece no acionamento de ventoinhas durante tarefas pesadas. Em data centers, o problema cresce de escala, com dezenas de milhares de servidores produzindo calor continuamente.
O estudo foi publicado em 14 de maio na revista Science. A demonstração mostrou que a comutação ultrarrápida e de baixíssima potência é possível na faixa dos picossegundos, sem exigir fluxo contínuo de eletricidade para manter a informação magnética gravada.
Luz, magnetismo e camadas ultrafinas
O dispositivo foi construído sobre uma base de sílica, com camadas ultrafinas de tântalo e Mn3Sn. O tântalo foi usado por ser um metal refratário capaz de armazenar e liberar eletricidade. O Mn3Sn entrou na arquitetura por apresentar comportamento antiferromagnético.
Essa característica torna o material estável magneticamente e menos sujeito a interferências de campos magnéticos externos. A combinação permitiu aos cientistas controlar estados magnéticos em alta velocidade, sem depender do funcionamento típico dos processadores eletrônicos convencionais.
Nos testes, pulsos de luz ultrarrápidos, com até 60 picossegundos por pulso, foram gerados dentro da faixa usual de comprimento de onda das comunicações. Cada pulso passou por um fotodetector de alta velocidade chamado uni-traveling-carrier photodiode, ou UTD-PD.
Quando o elemento de comutação recebeu os pulsos vindos do UTD-PD, os spins dos elétrons no material mudaram. Os pesquisadores registraram uma força magnética minúscula, suficiente para confirmar a mudança de estado usada no processamento da informação.
Por que a descoberta interessa aos data centers
O calor residual é uma barreira direta para ampliar a capacidade de processamento em data centers. Quanto mais rápido e intenso é o trabalho dos processadores, maior tende a ser a demanda por energia e por sistemas de resfriamento.
O elemento não volátil demonstrado no Japão pode contornar esse limite porque mantém informação magnética sem alimentação elétrica contínua. Nos ensaios, o dispositivo funcionou de modo consistente e confiável após mais de um bilhão de comutações, sinalizando estabilidade interna.
Outro ponto central é a baixa geração térmica. O processo produziu calor adicional mínimo quando comparado ao funcionamento de um processador convencional. Para os cientistas, essa combinação pode reduzir de forma expressiva a demanda energética global de processadores usados em computação de alto desempenho.
Protótipo pode surgir até 2030, mas escala ainda é desafio
Apesar do desempenho em laboratório, a tecnologia ainda precisa superar obstáculos antes de chegar a sistemas reais. Um deles é testar o dispositivo fora de condições controladas, onde fatores ambientais podem prejudicar os resultados observados.
A fabricação em escala também é um ponto sensível. O tântalo é um metal raro e já bastante demandado, o que pode criar limitações de oferta. Além disso, será necessário desenvolver um processo industrial capaz de produzir os dispositivos em grande volume.
Os pesquisadores afirmam que um protótipo de chip pode ficar pronto até 2030. A próxima etapa inclui reduzir ainda mais a espessura da camada de Mn3Sn para diminuir o consumo de energia e avançar em uma rota comercial de fabricação.
Estudo disponível neste link.
-
3 pessoas reagiram a isso.