Plus de puissance de calcul, moins d’énergie
La révolution numérique ne cesse de s’accélérer, tout comme notre exigence de puissance de calcul. Malheureusement, la technologie actuelle des semi-conducteurs manque d’efficacité sur le plan énergétique, ce qui signifie qu’il en va de même pour les serveurs et les technologies cloud qui en dépendent. En réalité, jusqu’à 40 % de l’énergie d’un serveur est utilisée uniquement pour le refroidir. «Ce problème est aggravé par le fait que la conception complexe du serveur moderne induit une température de fonctionnement élevée», explique David Atienza Alonso, qui dirige le laboratoire des systèmes embarqués (ESL) de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). «En conséquence, les serveurs ne peuvent pas être exploités à leur plein potentiel sans risque de surchauffe et de défaillance du système.» Pour remédier à ce problème, l’UE a publié plusieurs politiques visant à lutter contre la consommation croissante d’énergie des centres de données, notamment le code de conduite européen du CCR sur l’efficacité énergétique des centres de données. Selon David Atienza Alonso, pour atteindre les objectifs de ces politiques, il convient de revoir l’architecture des serveurs informatiques et les paramètres utilisés pour mesurer leur efficacité. C’est précisément l’objectif du projet COMPUSAPIEN (Computing Server Architecture with Joint Power and Cooling Integration at the Nanoscale). «Le projet entend entièrement revoir l’architecture actuelle des serveurs informatiques afin d’améliorer radicalement leur efficacité énergétique et celle des centres de données qu’ils desservent», explique David Atienza Alonso, chercheur principal du projet.
Le dilemme du refroidissement
Au cœur du projet, qui bénéficie du soutien du CER, se trouve une architecture 3D novatrice, capable de résoudre les problèmes de puissance et de refroidissement les plus critiques auxquels sont confrontés les serveurs. Ce qui rend cette conception tellement unique, c’est l’utilisation d’un modèle d’architecture hétérogène à plusieurs cœurs avec un réseau intégré de piles à combustible microfluidiques sur puce, qui permet au serveur de fournir simultanément le refroidissement et la puissance. Selon David Atienza Alonso, cette conception représente la solution ultime au dilemme du refroidissement des serveurs. «Cette approche intégrée de refroidissement en 3D, qui utilise de minuscules canaux microfluidiques pour refroidir les serveurs et convertir la chaleur en électricité, s’est avérée très efficace», explique-t-il. «Cela garantit que les puces des serveurs multi-cœurs 3D construites avec les toutes dernières technologies de processus à l’échelle nanométrique ne surchaufferont pas et ne cesseront pas de fonctionner.»
Un cloud plus vert
David Atienza Alonso estime que le nouveau modèle d’architecture de calcul hétérogène 3D, qui recycle l’énergie dépensée pour le refroidissement par les canaux intégrés des réseaux de cellules microfluidiques (FCA), pourrait récupérer 30 à 40 % de l’énergie habituellement consommée par les centres de données. De nouveaux gains étant attendus lorsque la technologie FCA sera perfectionnée à l’avenir, la consommation d’énergie (et l’impact sur l’environnement) d’un centre de données sera radicalement réduite, alors que davantage de calculs seront effectués avec la même quantité d’énergie. «Grâce à l’intégration de nouvelles architectures et de nouveaux accélérateurs informatiques optimisés, la prochaine génération de charges de travail dans le cloud (par exemple, l’apprentissage profond) pourra être exécutée de manière beaucoup plus efficace», ajoute David Atienza Alonso. «Les serveurs des centres de données peuvent par conséquent servir beaucoup plus d’applications en utilisant beaucoup moins d’énergie, ce qui réduit considérablement l’empreinte carbone du secteur de l’informatique et du cloud computing.»
Mots‑clés
COMPUSAPIEN, serveurs, informatique, puissance de calcul, semi-conducteurs, efficacité énergétique, apprentissage profond, cloud computing
