Glas-Chips sollen Rechenzentren wesentlich effizienter machen
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Weltweit entstehen immer mehr Kraftwerke, um den wachsenden Energiehunger von Rechenzentren zu stillen. Im Sinne von Green IT wäre es aber, stattdessen die Effizienz der Rechenzentren zu steigern. Eine Möglichkeit: Silizium als Speichermedium durch Glas-Chips zu ersetzen.
Das Wichtigste in Kürze
- Energieproblem: Rechenzentren verbrauchen 1-1,5 Prozent des weltweiten Stroms – Tendenz stark steigend.
- Photonik-Lösung: Chips, die mit Licht statt Strom arbeiten, senken den Energieverbrauch drastisch.
- Glas statt Silizium: Das Mailänder Startup Ephos ersetzt Silizium durch Glas – 20-mal energieeffizienter.
- Weniger Kühlung: Glas-Chips arbeiten bei Raumtemperatur und sparen bis zu 50 Prozent der Gesamtkosten.
- Marktvolumen: Der Photonik-Markt soll von 984 Milliarden Dollar (2024) auf 1,6 Billionen Dollar (2032) wachsen.
Schlechte Nachrichten für Freunde der DVD. Wie Warner Bros. gerade bestätigte, sind viele davon, besonders die aus den Jahren 2006 bis 2008, buchstäblich am Verrotten. Glas gilt dagegen lange schon als möglicher Kandidat, um Text, Bild-, Ton- und Videodaten für die Ewigkeit zu bewahren.
Ein Beitrag der Euronews-Rubrik „The Big Question“ lässt nun hoffen, dass Glas in Verbindung mit Photonik die Antwort darauf sein könnte, wie Rechenzentren durch das alternative Speichermedium effizienter werden. Ziel ist, dass damit nicht ständig neue Kraftwerke nötig sind, um ihren Energiehunger zu stillen. Und gleichzeitig auch die Kosten gesenkt werden.
Denn laut der Internationalen Energieagentur entfallen auf Rechenzentren derzeit schon etwa 1,0 bis 1,5 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs. In Irland mit den vielen Data Centern dort sind es sogar 20 Prozent. Wenn die Kapazitäten weiter derart wachsen, würden alle Rechenzentren zusammen 2026 schon etwa 1.000 Terawattstunden an Strom im Jahr verbrauchen und damit in etwa so viel wie Japan.
Chips aus Glas haben kaum Kühlbedarf
Eine Herausforderung, welche sich mit dem Einsatz von Photonik und Glas als alternativem Material für entsprechende Chips lösen lässt. Photonik-Chips arbeiten mit Licht statt Strom, um Daten zu verarbeiten und zu speichern. Sie finden aber nicht nur in der Datenkommunikation vielfältigen Einsatz, sondern auch als Lab-on-a-Chip- oder kurz LOC-Geräte für das Health-Bereich etwa oder auch beim autonomen Fahren und im Ingenieurswesen. Der Weltmarkt für Photonik hatte 2024 bereits ein Volumen von 983,5 Milliarden Dollar (906,6 Milliarden Euro) und soll bis 2032 laut Fortune Business Insights auf 1,642,6 Milliarden Dollar ansteigen.
Google ist derzeit das einzige Unternehmen, das Photonik schon in großem Stil einsetzt. Der Tech-Gigant und Hyperscaler konnte so den Energieverbrauch der eigenen Rechenzentren um 40 Prozent senken – und sehr viel Geld für die Einrichtung der Netzinfrastruktur sparen. Das Mailänder Unternehmen Ephos stellt solche Photonik-Chips her und ist ein revolutionärer Akteur der Branche, weil es das Silizium in seinen Chips durch Glas ersetzt. Allerdings würde Google aktuell nur Silizium-Chips einsetzen, so CEO und Unternehmensgründer Andrea Rocchetto in dem Videobeitrag von „The Big Question“. Glas-Chips wären demgegenüber 20 Mal energieeffizienter.
Ephos verspricht 50 Prozent Einsparungen
„Wir bauen Chips aus Glas. Glas hat eine besondere Eigenschaft. Es ist das gleiche Material, aus dem Glasfasern hergestellt werden. Indem wir das gleiche Material wie für Glasfasern verwenden, können wir eine Art von Signalverlust minimieren, der auftritt, wenn man eine Glasfaser und einen Chip zusammenklebt“, führt der Ephos-CEO weiter aus. Die Glas-Chips seines Unternehmens würden auch bei Raumtemperatur arbeiten.
Das bedeutet deutlich weniger Kühlaufwand, womit die Unternehmen beim Bau neuer Rechenzentren auch weniger von Ländern oder Regionen abhängig wären, wo es wie in Irland, Island oder im Norden Skandinaviens von Hause aus kälter und die Kühlung mehr oder weniger umsonst ist.
Zehn Prozent der Energiekosten eines Rechenzentrums würden auf die Vernetzung entfallen, 40 Prozent auf die Kühlung. „Durch den Einsatz von Photonentechnologien wie der von Ephos können also rund 50 Prozent der Kosten eingespart werden“, so Rocchetto.
Sicherheitsaspekte der neuen Technologie
Die Umstellung auf Photonik-basierte Infrastruktur hat auch Security-Implikationen. Optische Signale sind grundsätzlich schwieriger abzufangen als elektrische – ein physisches Anzapfen von Glasfasern erfordert deutlich mehr Aufwand und hinterlässt messbare Signalverluste. Für Rechenzentren, die sensible Daten verarbeiten, könnte die Photonik-Architektur daher einen zusätzlichen Sicherheitsvorteil bieten.
Gleichzeitig wirft die Technologie neue Fragen auf: Wie sicher sind die Fertigungsprozesse? Wie resilient ist die Lieferkette für spezialisierte Glas-Chips? Und wie verändert sich die Angriffsfläche, wenn optische Netzwerke die elektrischen in Rechenzentren ersetzen? Die Security-Community beobachtet diese Entwicklung aufmerksam.
Standortwahl wird flexibler
Bisher mussten Hyperscaler bei der Standortwahl für Rechenzentren die Kühlung mitberechnen – ein Grund, warum Skandinavien, Island und Irland als Standorte bevorzugt werden. Glas-Chips, die bei Raumtemperatur arbeiten, würden diese Abhängigkeit reduzieren. Rechenzentren könnten näher an den Nutzern gebaut werden, was Latenzen senkt und die digitale Souveränität stärkt – ein Aspekt, der für europäische Unternehmen und DSGVO-Compliance zunehmend relevant ist.
Key Facts auf einen Blick
Stromverbrauch RZ weltweit: 1,0-1,5 Prozent des globalen Verbrauchs, Prognose 2026: ca. 1.000 TWh/Jahr
Irland: 20 Prozent des Landesstromverbrauchs durch Rechenzentren
Google-Einsparung: 40 Prozent weniger Energieverbrauch durch Photonik
Glas vs. Silizium: 20-mal energieeffizienter laut Ephos
Gesamtersparnis: Bis zu 50 Prozent der RZ-Kosten (10% Vernetzung + 40% Kühlung)
Photonik-Markt: 984 Mrd. USD (2024) → 1.643 Mrd. USD (2032)
Fakt: Rechenzentren verbrauchen laut IEA weltweit rund 1,5 Prozent des globalen Strombedarfs – Tendenz steigend.
Fakt: Gartner prognostiziert, dass bis 2028 über 30 Prozent aller neuen Rechenzentren auf energieeffiziente Chip-Technologien der nächsten Generation setzen werden.
Häufige Fragen
Was sind Photonik-Chips?
Photonik-Chips nutzen Licht statt elektrischen Strom, um Daten zu verarbeiten und zu übertragen. Sie kommen in der Datenkommunikation, bei Lab-on-a-Chip-Geräten im Gesundheitsbereich, beim autonomen Fahren und im Ingenieurwesen zum Einsatz. Durch die Nutzung von Licht arbeiten sie energieeffizienter und erzeugen weniger Abwärme.
Warum ist Glas besser als Silizium für Photonik-Chips?
Glas ist das gleiche Material, aus dem Glasfasern bestehen. Wenn Chip und Glasfaser aus dem gleichen Material gefertigt sind, entfallen die Signalverluste an der Schnittstelle. Zudem arbeiten Glas-Chips bei Raumtemperatur, was den Kühlbedarf drastisch reduziert – laut Ephos sind sie 20-mal energieeffizienter als Silizium-basierte Photonik-Chips.
Wie viel Strom verbrauchen Rechenzentren aktuell?
Laut der Internationalen Energieagentur entfallen auf Rechenzentren etwa 1,0 bis 1,5 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs. Bei anhaltendem Wachstum werden sie 2026 rund 1.000 Terawattstunden verbrauchen – so viel wie ganz Japan. In Irland machen Rechenzentren bereits 20 Prozent des Landesverbrauchs aus.
Nutzt bereits jemand Photonik in Rechenzentren?
Google ist derzeit das einzige Unternehmen, das Photonik im großen Stil einsetzt, und konnte damit den Energieverbrauch seiner Rechenzentren um 40 Prozent senken. Allerdings verwendet Google aktuell Silizium-basierte Photonik-Chips. Das Startup Ephos aus Mailand entwickelt die nächste Generation mit Glas als Basismaterial.
Welche Security-Vorteile bieten optische Netzwerke?
Optische Signale sind grundsätzlich schwieriger abzufangen als elektrische. Das physische Anzapfen von Glasfasern erfordert mehr Aufwand und hinterlässt messbare Signalverluste. Für Rechenzentren mit sensiblen Daten bietet Photonik daher potenziell einen zusätzlichen Sicherheitsvorteil.
Weiterführende Lektüre im Netzwerk
Cloud-Infrastruktur und Green IT im Fokus: cloudmagazin.com
Digitale Transformation und nachhaltige IT-Strategien: mybusinessfuture.com
C-Level-Perspektiven auf Rechenzentrum-Effizienz: digital-chiefs.de
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Quelle Titelbild: Adobe Stock/ sdecoret
