/写真： JD Hancock CC
McKinsey＆Company レポートの6ページ目では、2008年にデータセンターコンピューティングシステムの割合が6％を超えなかったことが指摘されました。 しかし、クラウドデータセンターの開発、仮想インフラストラクチャとIaaSの人気の高まりにより、傾向は変わり始めました。 NRDCのデータセンター効率評価レポートで2014年に指摘されているように、クラウドのサーバーの「占有率」はすでに65％でした。
これは、今日、クラウドプロバイダーを選択するための基本的な基準の 1つがアクセシビリティであるという事実によるものです。 そのため、ベンダーはクラウドプラットフォームのダウンタイムを最小限に抑えることを目指しています。 たとえば、プロバイダーがSLAで「スリーナイン」の可用性を約束している場合、1年あたりのダウンタイムは9時間を超えることはできません。 このような状況では、インフラストラクチャに深刻な要件が課されるため、プロバイダーはロードバランサーを使用してCPUおよびメモリリソースを効率的に割り当て、クライアントワークフローの継続性を確保します。
さらに、このアプローチにより、機器の冷却とメンテナンスを節約できることに注意してください。UptimeInstituteの調査によると 、世界のデータセンターでサーバー群を最適化すると、約300億ドルが解放されます。 このため、データセンターとIaaSプロバイダーはサービスのコストを削減し、さらに効率的にすることができます。
ウォームアップ問題
しかし、半導体エンジニアリングに関する記事の著者が、現在多くのデータセンターで言及しているように、プロセッサの負荷が増加すると、プロセッサの発熱が増加し、チップの経年劣化が加速します。 デバイスの活性化エネルギー（0.8 eV / K）とその動作温度（75〜125°C）の特定の比率で、標準より10度高いごとに寿命が半分になると考えられています。
同時に、温度が上昇すると障害が発生する可能性があり、診断がかなり困難です。 これは、いわゆるエレクトロマイグレーション効果です。 電力サージが発生し、1つまたは複数の接点の偶発的な短絡や回路の誤動作（遅延や破損の出現）が発生します。 このような状況の例は、1年の操作後の一部のWDハードドライブの障害です。原因は、HDDで使用されているコントローラーの1つでのエレクトロマイグレーションでした。
エンジニア向けのテスト
チップの「ストレスレベル」を減らし、電子機器の消耗を遅らせるために、企業はさまざまな技術を使用しています。 たとえば、チップを生産に移す前にチップの動作をシミュレートするCAD。 シミュレーション中に、電源の接続とパラメータがチェックされ、故障の静的リスクが分析され、電磁界の影響が評価されます。
たとえば、コンピュータ支援設計システムは、エレクトロマイグレーションの影響を評価し、トランジスタ間の接続を拡大したり、接点の数を増やしてシステムの早期故障を防ぐ必要がある場所を特定するのに役立ちます。
Synopsys CAD調査部門のエンジニアであるRalph Iversonは、温度モデリングに関して、「 ランダムウォーク 」モデルを使用して過熱を追跡します。 その助けを借りて、目的関数（熱伝播経路）の最適化が実行され、ボードとチップの温度の影響が予測されます。
/ photo IT GRAD UnboxingサーバーCisco UCS M4308
別の分野は、チップの「老化」をリアルタイムで追跡するシステムの開発です。 たとえば、ミュンヘン工科大学の研究者は、電流が流れる遅延を追跡することにより、回路の劣化の程度を評価することを提案しました。 特別なソフトウェアコントローラーが信号の遅延を評価し、電子デバイスの劣化の許容レベルを超えたことを報告します。 この場合、システムは自動的にチップの周波数を下げ、デバイスが交換されるまで動作電圧を調整できます。
新しい資料を検索する
エレクトロニクス開発者は、シリコンよりも高い負荷に耐えることができる新しい材料にも注意を向け始めています。 たとえば、シリコンの代替と考えられる潜在的な材料の1つは、窒化ガリウム（GaN）です。
この半導体は、電荷キャリアの移動度が高く、熱伝導率が大きい。 このため、窒化ガリウムに基づくトランジスタはサイズが小さく、電力インジケータが大きくなります 。 たとえば 、ガリウムトランジスタは、データセンターの運用を確保することを含め、ブロードバンドワイヤレスネットワークの作成と開発に使用されます。
アンチモノイドやビスマス化物などの材料を使用する可能性も調査されています。 それらは、通信機器で使用する赤外線センサーの基礎になります。 別のオプションは、亜鉛とカドミウムとテルルの化合物です。 特に、それらの可能性は、代替の電力源（ ソーラーパネル ）を作成するのに役立ちます 。
ただし、科学者自身はシリコンを割り引くつもりはありません。 タフツ大学のREAPラボの研究者は、「シリコンに新しい命を与えます。」
それらは「シリコンフォトニクス」の分野で機能し、単一のシリコン結晶上に電子光学マイクロ回路を作成します。 これにより、チップは電気信号ではなく光学信号を介して相互作用し、大量の情報の転送を高速化し、システムへの電磁干渉の影響を低減します。
この分野とIBMで働きます。 同社はすでに、シリコンフォトニクス技術を使用して製造されたデバイスをプロセッサチップに直接配置することができました 。
このような技術は、動作中の負荷の増加に耐えることができる、根本的に新しいコンピューティングシステムを作成します。
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