Over het algemeen is het geen goed idee om elektronica nat te laten worden. Niet bij een nieuw type extreem krachtige chip, dat vloeistof gebruikt als koelmiddel en brandstof. Dit zou wel eens het kloppend hart van de computers, tablets en servers van de toekomst kunnen worden.
IBM werkt aan een chip die de prestaties van de supercomputer Watson in je broekzak kan evenaren.
Kleiner en energiezuiniger
Bruno Michel en zijn mede-ontwikkelaars bij het Zürich Research Laboratory van IBM beloven veel. De chip kan volgens hen uiteindelijk het rekenvermogen van een complete supercomputer – een apparaat dat een kamer in beslag neemt, zoals IBM-computer Watson, een computer die de mens versloeg bij een trivia-quiz – in een apparaatje zo klein als een mobiele telefoon proppen. Uiteraard is ook het energieverbruik dan veel minder – om een supercomputer als Watson te laten draaien is 85 kilowatt nodig, evenveel vermogen als 425 menselijke lichamen of een zware personenauto verbruiken. De nieuwe chip kan met een fractie hiervan toe.
Vloeistof als koelmiddel en brandstof
Het concept is volgens Michel geïnspireerd op het menselijk brein. Ook daarin worden voedingsstoffen door het bloed aangevoerd, dat tegelijkertijd het brein koelt. Geen overbodige luxe, want ons brein verbruikt tien tot twintig procent van alle energie in het lichaam. Het menselijk brein is tienduizend maal zo compact en rekenintensief als een computer vandaag de dag. Chipontwerpers lopen nu steeds meer tegen de beperkingen van de materie aan. Op nanometerschaal worden kwantumeffecten steeds belangrijker. Volgens Michel is dit dan ook dé oplossing om de rekencapaciteit nog verder op te kunnen voeren.
Menselijk brein in je achterzak
Het idee van de groep-Michel is om honderden siliciumwafels op elkaar te stapelen om zo driedimensionale processors te creëren. Tussen elke laag ligt een netwerk van “bloedvaten” die de energiedragende vloeistof aan- en weer afvoeren. Op deze manier ontstaat een soort microscopische flow battery. De vloeistof die ze gebruiken bevat verschillende typen vanadiumionen. Dit wil zeggen dat de lading per vanadiumion verschilt. Door de verandering in lading gaan elektronen stromen, die de batterij (en dus de chip) energie leveren. 3D chips bestaan al langer. Intel, IMEC en Tezzaron werken aan prototypes omdat zo veel hogere dichtheden zijn te bereiken. Bij 3D-chips zijn veel minder verbindingsdraden nodig, waardoor veel minder energie nodig is en het design veel compacter kan worden. Michel en zijn team willen een werkend prototype chip gereed hebben rond 2014[2]. Lukt ze dat, dan zouden we elk wel eens over, zeg, vijf tot tien jaar een supercomputer in onze achterzak hebben steken die het rekenvermogen van het menselijk brein benadert.
Het zal softwareontwikkelaars waarschijnlijk heel wat moeite kosten om deze computers even sterk af te remmen als computers nu. Alhoewel…
Bronnen
Liquid could power and cool supercomputers – New Scientist (2011)
