Článek
Rychlejší přenos dat, nižší spotřeba energie a méně odpadního tepla. Vědci z amerických univerzit představili miniaturní LED diodu, která dosahuje rekordní modulační šířky pásma 2,75 gigahertzu. Její výkon by mohl otevřít cestu k energeticky úspornější komunikaci uvnitř datových center.
Datová centra se stávají jedním z největších energetických spotřebičů digitálního světa. S rostoucím využíváním umělé inteligence, cloudových služeb a stále náročnějších výpočetních systémů přibývá také požadavků na rychlost přenos informací. Vědci proto hledají nové způsoby, jak data přenášet rychleji, aniž by přitom výrazně rostla spotřeba elektřiny.
Zajímavý průlom nyní přichází ze spolupráce odborníků z Univerzita Illinois Urbana-Champaign a University Notre Dame v USA. Jejich nová mikro-LED dioda z nitridu galia (GaN) dosáhla rekordní optické modulační šířky pásma 2,75 GHz, přičemž spotřebuje pouhých 25 miliwattů elektrické energie.
Světlo místo elektřiny v měděných vodičích
Současná datová centra potřebují obrovské množství propojení mezi procesory, paměťmi a dalšími zařízeními. Tradiční měděné vodiče mají při vysokých přenosových rychlostech své limity, a proto se stále více prosazují optická spojení, která přenášejí informace pomocí světelných impulzů.
Skutečný příběh: Jak CIA tajně pronikla do sovětské kosmické lodi a ukradla její technologická tajemství
Komety jako poslové života na Zemi? Nová studie zpochybňuje jednu z nejromantičtějších teorií
Dosud se pro takovou komunikaci využívaly především lasery. Ty dokážou pracovat na velmi vysokých frekvencích, jejich provoz však vyžaduje značné množství energie a produkuje teplo, které musí datová centra následně odvádět.
Právě zde přichází ke slovu nová mikro-LED technologie. LED diody by mohly nabídnout energeticky úspornější alternativu, zejména při komunikaci na krátké vzdálenosti. Podle vědců přitom přibližně 90 procent komunikace v datových centrech probíhá na vzdálenost kratší než deset metrů.
Pět mikrometrů jako ideální velikost
Jedním z nejzajímavějších zjištění výzkumu je skutečnost, že menší zařízení nemusí automaticky znamenat horší výkon.
Vědci systematicky zmenšovali průměr mikro-LED diod ze 100 mikrometrů až na pouhé dva mikrometry. Při testování sledovali, jak se mění rychlost přepínání světla, energetická náročnost a celková stabilita zařízení.
Výsledky ukázaly, že nejlepším kompromisem je LED dioda o průměru pěti mikrometrů. Právě tato velikost umožnila dosáhnout rekordní modulační šířky pásma 2,75 GHz při zachování nízké spotřeby energie.
Důležitou roli sehrálo také detailní modelování materiálů a elektrických vlastností. Vědci museli nejprve odstranit nebo alespoň omezit nežádoucí parazitní efekty, které mohly negativně ovlivňovat rychlost a stabilitu světelného zdroje.
Miniaturní světelné vysílače můžou pracovat společně
Význam nového řešení nespočívá pouze v rekordní rychlosti. Díky velmi malým rozměrům by bylo možné uspořádat velké množství těchto LED diod do kompaktních dvourozměrných polí.
Každá dioda by přitom mohla přenášet samostatný datový tok. Takové uspořádání by mohlo výrazně zvýšit přenosovou kapacitu optických propojení a umožnit efektivnější komunikaci mezi jednotlivými částmi datového centra.
Vědci zdůrazňují, že jejich konstrukce je založena na standardním průmyslovém designu kvantově jádrových LED diod. To je důležité z hlediska případného dalšího vývoje, škálování výroby a praktického nasazení.
AI ve zbraních. Lze jejím rozhodnutím skutečně důvěřovat?
Vesmír už dávno není jen doménou raket, družic a vědeckých objevů, ale také bojištěm digitálních hrozeb
Menší spotřeba, méně tepla a rychlejší digitální svět
Nová mikro-LED zatím představuje především výzkumný technologický průlom, nikoli hotovou náhradu laserových vysílačů v datových centrech. Přesto ukazuje zajímavou cestu, jak snížit energetickou náročnost stále rostoucí digitální infrastruktury.
Pokud se podaří technologii dále rozvinout a začlenit do praktických optických systémů, mohla by pomoci omezit nejen spotřebu energie při přenosu dat, ale snížit produkci odpadního tepla a zvýšit hustotu komunikačních spojení.
Výsledky výzkumu byly publikované v recenzovaném odborném časopise IEEE Electron Device Letters pod názvem „Škálování GaN mikro-LED s šířkou pásma 2,75 GHz pro vysokorychlostní optické spoje“. DOI: 10.1109/LED.2026.3745737.
V době, kdy umělá inteligence a datová centra stále zvyšují nároky na výkon i elektřinu, může být právě takto drobná součástka překvapivě důležitým krokem k úspornější digitální budoucnosti.