Cada acción que realizamos en línea genera más datos, por lo que los centros de datos desempeñan un papel fundamental como columna vertebral de internet.
Los centros de datos ya tienen un fuerte impacto en la huella de carbono mundial, pues en 2022 representaron entre el 1 y el 1,5 % del consumo mundial de electricidad.
En el futuro, la innovación impulsada por las tecnologías de semiconductores de potencia podría permitir que los centros de datos mejoren su balance energético.
Ya sea que estemos transmitiendo un vídeo, jugando, utilizando inteligencia artificial (IA) generativa o simplemente enviando un correo electrónico, estamos generando constantemente nuevos datos.
Desde 2010, la cantidad de datos generados anualmente ha crecido año tras año, partiendo de 2 zettabytes. Las más recientes estimaciones indican que cada día se crean aproximadamente 328,77 millones de terabytes de datos, lo que equivale a 120 zettabytes al año.
Para 2025, se prevé que el volumen de datos supere los 170 zettabytes –un aumento de más de 145 veces en tan solo 15 años.
Por qué los centros de datos son la columna vertebral de internet
Con todo este tráfico de datos, los centros de datos desempeñan un papel fundamental como columna vertebral de internet. Deben procesar estas inmensas corrientes de datos las 24 horas del día.
La demanda de datos, cada vez mayor, exige una conectividad ininterrumpida, un mayor ancho de banda y una cobertura de área amplia, lo que plantea requisitos exigentes para las infraestructuras modernas de datos y comunicaciones.
También observamos que la IA, y en particular la IA generativa, acelerará este crecimiento de los datos y, a su vez, incrementará la demanda de electricidad. Los sectores público, empresarial y la sociedad civil han demostrado y comprendido que los centros de datos ya tienen un impacto en la huella de carbono mundial y que se prevé que este impacto se acentúe.
Dicho en cifras: en 2022, los centros de datos por sí solos representaron entre el 1 y el 1,5 % del consumo mundial de electricidad, según la Agencia Internacional de la Energía.
El consumo mundial de electricidad de los centros de datos ascendió a 460 TWh (teravatios-hora; 1TWH = 109 kWh) en 2022, lo que equivale a las necesidades energéticas de 153 millones de hogares. Para 2025, se prevé que el consumo eléctrico de los centros de datos represente hasta un 3,2 % de las emisiones totales de carbono.
Todas estas cifras alarmantes llaman inevitablemente la atención sobre la eficiencia energética de los centros de datos. Se encuentran entre los tipos de edificios de mayor intensidad energética, con un consumo de entre 10 y 50 veces superior por superficie que un edificio de oficinas comercial típico.
El mayor consumo de electricidad en los centros de datos se debe en gran medida a los potentes servidores y a los sistemas de refrigeración. Los servidores se calientan mucho durante su funcionamiento continuo, por lo que deben refrigerarse.
Esta refrigeración requiere un mayor consumo de energía, las 24 horas del día. Alrededor del 50 % de la energía que consumen los centros de datos se destina a la refrigeración y a la energía de respaldo.
Solo los centros de datos robustos, fiables, seguros y energéticamente eficientes pueden permitir, por un lado, la transmisión de datos a alta velocidad y, por otro, operaciones eficientes que vayan de la mano con las ambiciones de cero emisiones netas.
Al mismo tiempo, deben diseñarse con una alta escalabilidad para permitir que los desarrolladores de IA amplíen sus recursos de computación y almacenamiento de datos.
¿Cómo podemos satisfacer las demandas de la IA en los centros de datos?
El papel de los centros de datos es fundamental para impulsar el avance y la adopción generalizada de las tecnologías de IA en diversos sectores. Aunque el consumo energético siempre ha sido motivo de preocupación en cualquier nueva tecnología, la complejidad de las operaciones de IA implica que requieren aún más recursos.
Por ejemplo, los centros de datos de IA cuentan con servidores de alto rendimiento capaces de gestionar las enormes cargas de cálculo necesarias para entrenar modelos de aprendizaje profundo o ejecutar algoritmos complejos.
También ofrecen amplias capacidades de almacenamiento para guardar y gestionar estos conjuntos de datos de forma segura y eficiente. Para ello, los centros de datos deben actualizarse constantemente a fin de satisfacer estas demandas.
La cuestión clave es: ¿cómo puede garantizarse un alto rendimiento en el procesamiento de datos para el entorno de la IA, emergente y en rápida aceleración, dado el espacio físico limitado para las fuentes de alimentación en los centros de datos?
Cómo garantizar un alto rendimiento en el procesamiento de datos
Las soluciones a este desafío deben abarcar desde la red eléctrica que llega al centro de datos hasta el núcleo, el procesador de IA. Las innovaciones impulsadas por las tecnologías de semiconductores de potencia permiten que los centros de datos mejoren su balance energético.
Se vuelven más eficientes y, a su vez, reducen sus costes operativos. Los semiconductores de potencia avanzados hacen que las fuentes de alimentación sean más eficientes y reducen los requisitos de refrigeración.
En todo el mundo, podrían lograrse ahorros energéticos de alrededor de 48 TWh con diversos tipos de estos semiconductores de potencia avanzados. Esto equivale a más de 35 millones de toneladas de emisiones de CO₂, según un análisis de Infineon.
Más allá de la microelectrónica adecuada, los cambios en la arquitectura de las fuentes de alimentación de bajo voltaje de los centros de datos también pueden influir positivamente en su balance energético. Esto puede traducirse no solo en una reducción de las pérdidas de energía, sino también en un aumento de la densidad de potencia, lo que permite incrementar aún más la capacidad de cálculo.
Nuevos materiales prometedores para una mayor eficiencia
La innovación y la mejora tecnológicas también pueden lograrse mediante nuevos materiales.
El nitruro de galio (GaN) es uno de los materiales más recientes para las tecnologías de semiconductores que ayuda a aumentar la eficiencia y la densidad de potencia. Los semiconductores de GaN tienen una alta conductividad eléctrica y eficiencia de conmutación, lo que contribuye a reducir el consumo energético y a mejorar la eficiencia energética de los servidores y los centros de datos.
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Al mismo tiempo, este tipo de semiconductores de potencia son más pequeños y ligeros en comparación con las implementaciones convencionales basadas en transistores de silicio. Este también es un factor importante, ya que se necesita menos espacio para las fuentes de alimentación y hay menos dispositivos en total en el centro de datos.
Este tipo de materiales puede marcar un antes y un después, ya que allanan el camino hacia una mayor densidad de potencia, mayor eficiencia y menor complejidad, lo que en última instancia se traduce en menores emisiones de CO2.
Para concluir, aquí tenemos otro cálculo que ilustra el potencial de descarbonización de estos nuevos materiales: si todos los centros de datos de Estados Unidos estuvieran equipados con semiconductores de GaN, el ahorro energético ascendería a 3,85 TWh. Esto equivale a una reducción de 3,15 millones de toneladas de emisiones de CO2 cada año.
