未来的计算机设计需要因应数据中心日益增加的能源效率需求,而供电网络也必须演进到与因特网更相似;以上是美国加州大学柏克莱分校(University of California at Berkeley)的计算机科学教授Randy Katz,在一场年度研究人员会议上发表的观点。
Katz表示,计算机在闲置期间所消耗的电能太多了;此外他还提出了一个这样的趋势──未来将会出现许多超大型的数据中心,以内部停放上百个货柜的仓库型态呈现,其中每个货柜里都装载了计算机、通讯、电力供应和冷却系统。
在上述会议的40分钟主题演讲中,Katz表示:“过去我们以芯片级角度来设计计算机,接下来演进到电路板级、机架……而现在,我们得建构一个以像是20呎货柜那样的基本功能区块所组成的集合式系统,所需的一整套知识也是全新的。”
在描述未来配备数百万服务器的数据中心时,Katz指出:“这是IT产业的工业化现象,这也是21世纪的大炼钢厂;而我们必须思考的是,如果我们要成为21世纪的IT建构者,我们需要用哪些理论知识才能建构这些东西,同时关注能源的议题。”
Katz并介绍了目前柏克莱正在执行的、旨在开发新技术来更新现有供电网络的新研究计划“LoCal”。他认为供电网络需要革新,朝向类似今日的因特网那样的方式发展,能依照需求来产生、储存并转换能源。
“这将是一个整合电力和数据流的交换网络,并非现有的输电架构可以做到的。”Katz表示。该种电力网络最终可实现能源交换,让使用者根据变动的需求情况来买卖电能;LoCal研究团队希望能开发出能支持以上交易的基本算法。
柏克莱无线研究中心(Wireless Research Center)的Jan Rabaey也采取了类似行动,表示将向美国国家科学基金会(NSF)递交一份研究频谱交换(spectrum exchange)的提案。该提案除了工程师,还需要商业与法律专家的协助。
Rabaey表示:“我认为我们不能再将频谱视为一种需要分配的资源,而该把它看做一种可动态交易的东西;目前我们正在实验一种以有条件方式透过中介进行频谱交易的作法。”
在另一份研究报告中,柏克莱的传感器和启动器研究中心(Sensor and Actuator Center)主任Kris Pister表示,他的团队目前正研究可印刷奈米线(printable nanowires)。该团队展示了一种能印刷出10层高质量晶体管,以制造FET、气体传感器和二极管的技术。
Pister的团队还利用上述技术制造能效达6%之光电产品的晶体奈米线:“我们一开始就能取得这样的成果是很不错的;利用这种制程技术,就可以在纸张、金属或其它非平面上印刷出电子组件。”
此外柏克莱Impact研究中心的Kameshwar Poolla则在另一个讨论中提到,他的团队目前正研究下一代芯片制造技术,致力缩小芯片设计者提出的芯片模型与芯片厂实体产品之间日益拉大的差距:“设计与生产技术之间有落差,而且越来越复杂。”
举例来说,实际的电路并没有芯片模型中所用的矩形闸(rectangular gate),而是有很大的圆角和其它不完善之处,因而大幅影响电流泄漏估计。Poolla并指出,柏克莱有另一个研究团队已发现了一种方法,能利用关于物理缺陷的数据来将组件尺寸微缩20%,同时又不会影响性能。
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