Energieeffiziente Chips

Dresden. Seit 2009 forschen Wissenschaftler und Experten in Sachsen an Innovationen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Kampf den Stromfressern in der Technik – Energieeffizienz in der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ist dabei das Thema Nummer eins. Erstes Fazit nach zwölf Monaten Forschungsarbeit bei "Cool Silicon“: In allen Bereichen konnten die Forscher aus Sachsen neue Erkenntnisse gewinnen und ihre Spitzenforschung vorantreiben. "Sowohl bei der Mikro- und Nanotechnologie als auch bei Kommunikationssystemen sind wir wesentlich vorangekommen" sagt Cool Silicon-Clusterkoordinator Thomas Mikolajick. "Bei den Sensornetzwerken konnten wir nachweisen, dass ein autarker, also selbst versorgender, Betrieb durch weitere Optimierung möglich ist“, so Mikolajick.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert "Cool Silicon“ im Rahmen des "Spitzenclusterwettbewerbes“ mit 40 Millionen Euro, Industriepartner beteiligen sich mit der gleichen Summe und auch das sächsische Wissenschaftsministerium unterstützt das Projekt mit weiteren 30 Millionen Euro.

Angesichts abnehmender Rohstoffressourcen, immer weiteren Leistungssteigerungen in der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und der stärkeren Marktentwicklung suchen die Experten nach zukunftsfähigen Lösungen. Denn: Das stetige Wachstum in diesem Bereich bleibt nicht ohne Folgen. Der Einsatz von IKT-Systemen verursacht mittlerweile zwei Prozent der weltweiten CO2- Emissionen, das entspricht einem Viertel des gesamten Pkw-Verkehrs beziehungsweise genauso hohen Emissionen wie durch den globalen zivilen Luftverkehr, heißt es in Dresden. Die Energiekosten für den Betrieb der IKT-Infrastruktur sind zu einem bedeutsamen ökonomischen Faktor geworden. 64 Forschungsinstitutionen und Unternehmen aus dem Silicon Saxony haben sich dem Thema "Energieeffizienz in der IKT“ verschrieben. Ziel ist ein wesentlicher Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz in der IKT, um Energieressourcen zu schonen und gleichzeitig den CO2-Ausstoss zu minimieren.

Im Bereich "Mikro- und Nanotechnologie“ beschäftigen sich die Forscher mit den Basistechnologien für energieeffiziente IKT-Produkte und deren Anwendung in Computern. Das Ziel: In Zukunft soll die IT-Branche schon beim Entwurf einzelner Komponenten nicht nur die Rechenleistung, sondern auch die Energieeffizienz optimieren. "Spätestens 2012 ist damit zu rechnen, dass bei einer Nutzungsdauer von drei Jahren die Energiekosten einer großen Serverfarm etwa doppelt so hoch sind wie der Kaufpreis der Computertechnik", sagt der Clusterkoordinator von Cool Silicon. Ein Team von Cool Silicon hat Testchips entwickelt, die sich bei der so genannten Hochvolttechnologie, die für eine energieeffiziente Spannungsversorgung wichtig ist, einsetzen lassen. Statt über ein Netzteil gelangt die Stromversorgung direkt in den Computer. Vorteil hier: Die Fertigung der Netzteile entfällt komplett und schon allein dadurch lässt sich Energie sparen. Bisherige Tests haben gezeigt, dass die entwickelte Technologie eine Spannung von bis zu 800 Volt aushalten kann.

Desweiteren wurde in Cool Silicon ein neu entwickeltes Open-Source-Programm geschrieben: "Vampir 7“ soll es anderen Forschern und Entwicklern ermöglichen, Computer hinsichtlich des Stromverbrauchs und der Einsparpotentiale zu analysieren beziehungsweise diese zu erkennen. Mit dem Programm lassen sich Schwachpunkte in der Energieeffizienz von Computern erkennen. Potentiell ist die Software auch in Rechenzentren und Serverfarmen einsetzbar.

An der Verbesserung moderner mobiler Kommunikationssystemen (Software und Hardware) sowie der erforderlichen Systemkomponenten forschen die Experten im Area 2 "Kommunikationstechnologie“. Hier geht es um die Entwicklung von Basistechnologien für energieeffiziente Systeme und leichte, webkompatible Endgeräte.

Innerhalb von Area 3 "Sensornetzwerke“ entwickeln die Wissenschaftler energieautarke und drahtlos vernetzte Sensorsysteme. Diese sollen unter anderem der Materialüberwachung in Umgebungen dienen, in denen traditionelle Kontrollmethoden nicht anwendbar sind (zum Beispiel in Flugzeugteile einlaminierte Sensoren). Die Anforderungen: energieautark, kabellos, langlebig – mindestens 30 Jahre – und möglichst geringe Herstellungskosten. Netzwerke aus solchen Sensoren sollen zukünftig Schwingungen von Bauteilen auswerten und so Schäden frühzeitig erkennen.