IBM e le università italiane per i PC zero watt

IBM e il Politecnico Federale di Losanna uniranno le forze in una ricerca, insieme a numerose università e organizzazioni europee, per risolvere "l'allarmante crescita del consumo energetico dei dispositivi elettronici, spaziando dagli smartphone ai portatili, fino a televisioni e supercomputer". Il progetto di ricerca, chiamato Steeper, è pensato per incrementare l'efficienza di questi dispositivi, quando attivi, di 10 volte ed eliminare (virtualmente) i consumi quando i prodotti sono in modalità passiva o in standby.

Coordinato dal Politecnico Federale di Losanna,il progetto Steeper vedrà la partecipazione di IBM Research Zurigo, Infineon e Globalfoundries. Per quanto concerne gli istituti di ricerca sono citati l'Università di Bologna, quella di Udine, di Pisa e Dortmund. Nel progetto anche il Centro Ricerche Jülich, il laboratorio di ricerca CEA-LETI e ha il supporto manageriale di SCIPROM.

I ricercatori che collaborano al progetto si dedicheranno ai transistor ad effetto di campo (TFET) ed ai nanofili di semiconduttori per ottenere un uso più efficiente dell'energia nel settore dell'elettronica.  Nel progetto Steeper gli scienziati contano non solo di limitare le dispersioni di energia ma anche di ottenere la massima efficienza con una tensione inferiore. 

Secondo l'International Energy Agency (IEA), i dispositivi elettronici rappresentano attualmente il 15% del consumo domestico di elettricità e l'energia consumata dalle tecnologie d'informazione e comunicazione, così come dall'elettronica di consumo, raddoppierà entro il 2022 e triplicherà entro il 2030, fino a raggiungere i 1.700 terawatt/ora - pari all'intero consumo di elettricità degli Stati Uniti e del Giappone nel 2009.

I consumi secondo IBM - clicca per ingrandire

Il consumo in standby è un grave problema. Nell'Unione Europea si stima che il consumo in standby rappresenta già circa il 10% del consumo di elettricità nelle abitazioni e negli uffici degli Stati membri. Entro il 2020 si prevede che il consumo di elettricità in modalità standby/off salirà a 49 terawatt/ora all'anno, un valore quasi equivalente al consumo annuo di elettricità di Austria, Repubblica Ceca e Portogallo messi insieme. 

"Il nostro obiettivo è condividere questa ricerca per consentire ai produttori di realizzare un computer che usi una quantità di energia trascurabile quando è in modalità sleep, quello che noi chiamiamo il PC zero watt", ha dichiarato il Prof. M. Adrian Ionescu del Politecnico Federale di Losanna. Con il sostegno del 7° Programma Quadro (7th Framework Program - FP7) della Commissione Europea, gli scienziati del progetto Steeper lavoreranno su blocchi in nanoscala per microprocessori con l'obiettivo di  ridurre la tensione di funzionamento a meno di 0,5 volt.

Lo sviluppo di dispositivi innovativi, come i transistor "steep slope", da cui prende il nome il progetto, è in grado di garantire una transizione molto più rapida tra gli stati di on e off rispetto all'attuale limite di 60mV/decade dei transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore (MOSFET) a temperatura ambiente. Questo consente contemporaneamente di ridurre la perdita di sub-soglia e la tensione di funzionamento. Lo sviluppo di transistor con tali caratteristiche costituirà un fattore critico nel successo del progetto.

Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati studieranno lo sviluppo dei cosiddetti TFET, basati su silicio (Si), silicio-germanio (SiGe) e nanofili di semiconduttori III-V. I nanofili sono strutture cilindriche che misurano solo pochi nanometri (nm) di diametro e che permettono un controllo elettrostatico ottimale del canale dei transistor. In un TFET, viene sfruttato il tunneling band-to-band della meccanica quantistica per far commutare il dispositivo e raggiungere caratteristiche turn-on più ripide rispetto ai MOSFET convenzionali.  Il progetto Steeper valuterà i limiti fisici e pratici dell’aumento delle prestazioni dei TFET con nanofili III-V, e i vantaggi che ne possono derivare per i futuri circuiti digitali ad elevata efficienza  energetica. Il progetto è partito nel giugno del 2010 e continuerà per 36 mesi.