Ilmuwan Jepang mengembangkan perangkat baru yang berpotensi membuat prosesor bekerja jauh lebih cepat tanpa menghasilkan panas berlebih.
Ilustrasi dibuat oleh AI.Ringkasan
- Peneliti menciptakan komponen elektronik baru yang mampu memproses data dalam hitungan pikodetik, sekitar 1.000 kali lebih cepat dibanding teknologi konvensional.
- Perangkat ini menghasilkan sangat sedikit panas, salah satu masalah terbesar dalam komputasi modern dan pusat data.
- Jika berhasil diproduksi massal, teknologi ini dapat memangkas konsumsi energi pusat data dan mendukung perkembangan kecerdasan buatan (AI).
KETIKA komputer bekerja semakin cepat, satu masalah selalu muncul: panas.
Mulai dari laptop yang kipasnya berputar kencang hingga pusat data raksasa yang membutuhkan sistem pendingin mahal, panas limbah (waste heat) menjadi konsekuensi yang hampir tak terpisahkan dari komputasi modern.
Kini, sekelompok ilmuwan di Jepang mengklaim telah menemukan cara untuk mengatasi masalah tersebut.
Mereka mengembangkan perangkat elektronik baru yang mampu memproses informasi dengan kecepatan luar biasa tanpa menghasilkan tambahan panas yang signifikan.
Hasil penelitian ini dipublikasikan pada 14 Mei di jurnal Science dan dinilai berpotensi mengubah masa depan komputasi berperforma tinggi.
Di dunia komputasi, semakin cepat sebuah prosesor bekerja, semakin besar pula energi yang dibutuhkan. Sebagian energi tersebut akhirnya berubah menjadi panas.
Masalah ini terlihat jelas pada pusat data (data center) yang menjadi tulang punggung internet modern.
Ribuan hingga puluhan ribu server bekerja tanpa henti untuk menjalankan layanan komputasi awan, media sosial, mesin pencari, hingga kecerdasan buatan.
Menurut laporan International Energy Agency, konsumsi listrik pusat data global terus meningkat seiring ledakan penggunaan AI dan layanan digital.
Sebagian besar energi tersebut digunakan bukan hanya untuk menjalankan prosesor, tetapi juga untuk mendinginkannya.
Karena itulah para ilmuwan selama bertahun-tahun mencari teknologi yang dapat meningkatkan kecepatan pemrosesan tanpa meningkatkan produksi panas.
Perangkat baru yang dikembangkan peneliti disebut sebagai non-volatile switching element atau elemen sakelar non-volatil.
Komponen ini dibuat dari lapisan sangat tipis logam tantalum (Ta) dan material magnetik khusus bernama Mn3Sn yang diletakkan di atas substrat silika.
Tantalum dipilih karena mampu menyimpan dan melepaskan muatan listrik dengan baik.
Sementara Mn3Sn memiliki sifat antiferomagnetik, yaitu karakter magnetik yang stabil dan tidak mudah terganggu oleh medan magnet luar.
Untuk mengoperasikannya, para ilmuwan menggunakan pulsa cahaya ultra-cepat. Setiap denyut cahaya hanya berlangsung sekitar 60 pikodetik, atau sepersejuta juta detik.
Pulsa cahaya tersebut melewati detektor khusus berkecepatan tinggi sebelum memicu perubahan pada orientasi spin elektron di dalam material.
Perubahan kecil itulah yang digunakan untuk menyimpan dan memproses informasi.
Dalam dunia komputer, informasi paling dasar disebut bit, yang hanya memiliki dua kemungkinan nilai: 0 atau 1.
Menurut hasil eksperimen, perangkat baru ini mampu memproses satu bit informasi hanya dalam waktu sekitar 40 pikodetik.
Sebagai perbandingan, chip elektronik konvensional saat ini umumnya membutuhkan waktu mendekati satu nanodetik untuk melakukan tugas serupa.
Karena satu nanodetik setara dengan 1.000 pikodetik, teknologi baru tersebut secara teoritis dapat bekerja hingga sekitar seribu kali lebih cepat.
Yang lebih menarik, perangkat itu tetap beroperasi stabil setelah menjalani lebih dari satu miliar kali proses pergantian status (switching).
Keunggulan terbesar teknologi ini bukan hanya kecepatan. Para peneliti menemukan bahwa proses pemrosesan data menghasilkan panas yang jauh lebih kecil dibandingkan prosesor konvensional.
Selain itu, informasi magnetik yang tersimpan tidak memerlukan aliran listrik terus-menerus untuk dipertahankan. Artinya, konsumsi energinya juga jauh lebih rendah.
Kombinasi antara kecepatan tinggi, kebutuhan daya rendah, dan produksi panas minimal membuat teknologi ini sangat menarik bagi industri pusat data.
Jika dapat diterapkan secara luas, pusat data masa depan mungkin tidak lagi membutuhkan sistem pendingin raksasa yang mengonsumsi energi dalam jumlah besar.
Meski menjanjikan, teknologi ini belum siap digunakan dalam produk komersial.
Salah satu hambatan utama adalah penggunaan tantalum, logam yang tergolong langka dan sudah banyak dibutuhkan dalam industri elektronik modern.
Selain itu, seluruh pengujian sejauh ini masih dilakukan dalam kondisi laboratorium yang sangat terkontrol.
Para peneliti perlu memastikan perangkat tetap bekerja stabil di lingkungan dunia nyata yang jauh lebih kompleks.
Tim peneliti memperkirakan prototipe chip pertama berbasis teknologi ini bisa tersedia sekitar tahun 2030.
Mereka juga sedang mencari cara untuk membuat lapisan Mn3Sn menjadi lebih tipis lagi agar konsumsi energinya semakin rendah.
Penelitian ini muncul pada saat kebutuhan komputasi global sedang melonjak tajam akibat perkembangan kecerdasan buatan.
Model AI modern membutuhkan daya komputasi yang sangat besar, sehingga pusat data di seluruh dunia menghadapi tantangan energi yang semakin berat.
Karena itu, setiap teknologi yang mampu meningkatkan efisiensi prosesor tanpa menambah panas dianggap sangat berharga.
Disadur dari Live Science - New device could make processors run 1,000 times faster without additional waste heat ....
إرسال تعليق