Hiệu quả tiết kiệm năng lượng cho thiết bị điện tử

Vào năm 2003, các nhà khoa học tại Đại học California – Los Angeles (UCLA) đã phát minh ra một công nghệ dùng để giảm lượng điện năng bị lãng phí trong quá trình hoạt động của các bộ vi xử lý của máy vi tính, điện thoại di động và các loại thiết bị điện tử khác. Qua gần 10 năm được triển khai áp dụng vào thực tế, công nghệ này đã đạt mốc tiết kiệm được một ngàn tỷ Watt giờ điện năng, theo thống kê của hãng Tela Innovations – là đơn vị đang sở hữu bản quyền của công nghệ này. 

Thiết kế bộ bo mạch chủ có các mạch bán dẫn được xử lý với công nghệ tiết kiệm điện

 Tạm tính giá điện cho tiêu dùng tại Mỹ hiện nay vào khoảng 11 cent / kiloWatt giờ thì công nghệ của các nhà khoa học tại UCLA đã tiết kiệm được trên 100 triệu USD, một con số khá ấn tượng trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng.

Thông thường, các thiết bị điện tử đều lãng phí điện năng trong quá trình sử dụng, một phần nhất định điện năng cung cấp cho các thiết bị điện tử không được sử dụng cho hoạt động của thiết bị đó. Thực tế dễ thấy nhất là khi người sử dụng thiết bị có xu hướng duy trì hoạt động của thiết bị ở chế độ bình thường ngay cả khi họ không có nhu cầu sử dụng chúng, ví dụ như máy vi tính, điện thoại di động, các thiết bị kết nối Internet…

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học tại UCLA đã điều chỉnh một cách tinh tế kích thước của các mạch bán dẫn đóng vai trò giám sát dòng điện trong các IC. Phương pháp này dựa trên hiện tượng các mạch bán dẫn hoạt động chậm hơn thường ít hao điện hơn. Từ đó các nhà khoa học của UCLA tập trung vào việc làm cho các mạch bán dẫn chạy càng chậm càng tốt nhưng không làm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của bộ vi xử lý.

Công nghệ này hiện nay được sử dụng một cách rộng rãi cho rất nhiều ứng dụng, ví dụ như các bộ xử lý lưu lượng Internet, các bộ định tuyến Internet và các bộ xử lý đồ họa (GPU) trong máy vi tính, máy tính bảng và máy chơi game. Tuy nhiên vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học tại UCLA là họ phải tối ưu hóa một bài toán phức tạp trong việc chọn lựa một số mạch bán dẫn nhất định trong số hàng trăm triệu mạch bán dẫn được khắc trên bo mạch chủ để áp dụng phương pháp làm chậm tốc độ hoạt động của chúng.

Ngoài ra, họ phải làm việc này mà không được làm thay đổi bo mạch chủ từ thiết kế cho đến khuôn đúc. Mấu chốt của vấn đề là có thể bố sung thêm vài nanomet vào mạch bán dẫn để hạn chế lượng điện hao hụt để làm chậm hoạt động của mạch bán dẫn. Đây là một khó khăn không nhỏ do xu thế hiện nay là các mạch bán dẫn được thiết kế ngày một nhỏ về kích thước nhằm gia tăng số lượng mạch bán dẫn trên một đơn vị diện tích của bo mạch chủ.

Có thể nói công nghệ các nhà khoa học tại UCLA ngày càng phát huy hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng cho các loại thiết bị điện tử, đặc biệt là các loại điện thoại thông minh và thiết bị truyền thông mới như máy tính bảng do nhu cầu sử dụng các bộ vi xử lý có tốc độ ngày càng cao đang trở nên rất phổ biến.