Ett forskningsprojekt initierat av EU ska öka elektroniska enheters effektivitet med en faktor 10 och eliminera energikonsumtion i standby-läge.

Ecole Polytechnique Federale de Lausanne och IBM aviserar idag en stor forskningssatsning, där flera ledande akademier och företag i Europa ingår. Syftet med forskningsprojektet är att ta itu med den alarmerande ökningen av energiförbrukning i elektronisk utrustning, allt från mobiltelefoner till bärbara datorer och TV-apparater till superdatorer.

Det 3-åriga forskningsprojektet, som är döpt till ”Steeper”, ska öka energieffektiviteten i dessa enheter i aktivt läge med en faktor 10 och samtidigt, praktiskt taget helt eliminera strömförbrukningen när de är i passivt- eller vänteläge.

Steeper samordnas av Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). I projektet ingår forskningsorganisationer hos IBM Research – Zürich, Infineon och eventuellt även GlobalFoundries, stora forskningsinstitut såsom CEA-Leti och Forschungszentrum Jülich, akademiska partners är university of Bologna, university of Dortmund, university of Udine och university of Pisa och ledningsstöd ges från SCIPROM som är specialiserade på att leda stora forskningsprojekt.

Forskarna i projektet kommer att tillämpa sin expertis och forskning inom tunnel field effect transistors (TFETs) och halvledande nanotrådar för en effektiv energianvändning i elektronik.

Enligt International Energy Agency (IEA) står elektronisk utrustning för närvarande för 15 procent av hushållens elförbrukning. Och energi som förbrukas av informations- och kommunikationsteknik samt hemelektronik kommer att fördubblas till 2022 och tredubblas fram till 2030 till 1 700 terawattimmar – vilket är lika med hela den totala elkonsumtionen i bostäder i USA och Japan under 2009 (Ref.1).

Se även länk .

Särskilt bortkastat är den enorma mängden energi som förbrukas i viloläge. Inom den europeiska unionen uppskattar man att vilolägesförbrukning redan står för cirka 10 procent av elanvändningen i bostäder och kontor hos medlemsstaterna (Ref.2). År 2020 förväntas elförbrukningen i standby-läge stiga till 49 TWh per år – vilket nästan motsvarar den årliga elförbrukningen för Österrike, Tjeckien och Portugal tillsammans (Ref.3).

– Vår vision är att dela med oss av forskningen och göra det möjligt för tillverkare att bygga ”the Holy Grail” i elektronik, en dator som använder försumbar energi när den är i viloläge, som vi kallar ”the zero-watt PC”, säger professor Adrian M. Ionescu, Nanolab , Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, som är koordinator för projektet.

Med stöd från europeiska kommissionens 7: e ramprogram (FP7), kommer projektet Steepers forskare att utforska nya byggstenar i nanoskalan för datorchip, som syftar till att minska spänning till mindre än 0,5 volt.

– Effektförluster har blivit en av de stora utmaningarna för dagens elektronik, särskilt som antalet enheter som används av företag och konsumenter mångdubblas rund om i världen. Genom att använda vår gemensamma forskning inom TFETs med halvledande nanotrådar strävar vi efter att avsevärt minska energiförbrukningen hos de grundläggande byggstenarna för integrerade kretsar, säger Dr. Heike Riel, som leder the nanoscale electronics group vid IBM Research – Zurich.

Utveckling av nya kretsar, baserade på till exempel ”steep slope transistors”, som projektet har fått sitt namn efter, kan ge en mycket mer abrupt övergång mellan av- och på-tillstånden jämfört med den nuvarande 60 mV/dekad-gränsen för MOSFET i rumstemperatur.

Detta möjliggör samtidigt en minskning av ”sub-threshold”-läckaget och sänkt spänning. Utvecklingen av energieffektiva branta ”sub-threshold slope transistors” som kan drivas under 0,5 V kommer vara en kritisk faktor i framgången med projektet. För att uppnå detta, kommer forskarna studera utvecklingen av så kallade TFETs baserade på kisel (Si), kisel-germanium (SiGe) och III-V halvledande nanotrådar.

Projektet Steeper kommer att utvärdera de fysiska och praktiska begränsningarna i att öka prestanda hos TFETs med III-V nanotrådar, och dess fördelar för framtida energieffektiva digitala kretsar, skriver IBM i ett pressmeddelande.

Projektet startade i juni 2010 och kommer att fortsätta i 36 månader.

Referenser:
(Ref.1) Gadgets and Gigawatts , International Energy Agency (IEA), Policies for Energy Efficient Electronics, 424 pages, ISBN 978-92-64-05953-5

(Ref.2) European Commission Joint Research Center, Institute for Energy, European Codes of Conduct for ICT

(Ref.3) Electricity Consumption and Efficiency Trends in European Union, Status Report 2009, JRC-IE.

Filed under: Utländsk Teknik