Nachhaltige IT – gut für den Planeten und für Unternehmen
Die Digitalisierung verbraucht große Mengen an Rohstoffen und Energie. Das hat negative Auswirkungen auf Umwelt und Klima und verursacht hohe Kosten bei den Unternehmen. Doch dem lässt sich gegensteuern!
Die digitale Transformation verändert Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft grundlegend. Künstliche Intelligenz (KI), Cloud Computing, Social Media und andere IT-Trends schaffen neue Märkte, Geschäftsmodelle und Kommunikationswege, beschleunigen die Forschung, verbessern die Gesundheitsversorgung und erleichtern die soziale Teilhabe.
Doch diese Entwicklung hat einen hohen Preis: Der rasant steigende Bedarf an Rechenleistung verbraucht wertvolle Rohstoffe und benötigt große Mengen an Energie. Einer Studie des Umweltbundesamts zufolge ist der Primärrohstoffverbrauch durch die Digitalisierung in Deutschland in den vergangenen 20 Jahren um 8,5 Prozent auf über 95 Millionen Tonnen pro Jahr gestiegen. Der CO₂-Fußabdruck der Digitalisierung lag 2020 bei fast 54 Millionen Tonnen. Das entspricht dem durchschnittlichen Pro-Kopf-CO₂-Fußabdruck von über fünf Millionen Bundesbürgern. Hinzu kommt ein ständig wachsender Berg an Elektroschrott. Laut dem Global E-Waste Monitor 2024 werden nur 22,3 Prozent des Elektroschrotts ordnungsgemäß gesammelt und wiederverwertet. In Deutschland sind die Recycling-Quoten in den vergangenen Jahren sogar gesunken.
Ein effizienterer Umgang mit Ressourcen und Energie ist aber auch aus wirtschaftlichen Gründen geboten. Mit knapp zehn Prozent wachsen die IT-Ausgaben weltweit deutlich über dem Durchschnitt. In Deutschland liegt das Wachstum bei 4,6 Prozent, während die Gesamtwirtschaft schrumpft. Das IT-Budget macht daher einen immer größeren Teil der Gesamtausgaben aus.
Nachhaltigkeit in der Praxis: das 30x25-Programm von AMD
Wie Hersteller zu mehr Nachhaltigkeit und Effizienz von IT-Systemen beitragen, zeigt das Beispiel AMD. Das Unternehmen hat sich in seiner Nachhaltigkeitsstrategie ehrgeizige Ziele gesetzt. So will AMD den Ausstoß an Treibhausgasen bis 2030 halbieren und die Energieeffizienz der Produkte deutlich steigern. Mit der 20×25-Initiative konnte das Unternehmen bereits im Zeitraum von 2014 bis 2020 das selbst gesteckte Ziel einer 25-fachen Steigerung der CPU-Effizienz übertreffen. Das Nachfolgeprogramm 30×25 war noch ehrgeiziger: Es strebte eine 30-fache Effizienzsteigerung von 2021 bis 2025 an. Auch diese Vorgabe konnte übertroffen werden. Als nächsten Meilenstein will der Hersteller die Energieeffizienz auf Rack-Basis bis 2030 um das 20-fache verbessern. So könnte ein KI-Model, für dessen Training derzeit 275 Racks notwendig sind, in weniger als einem Rack trainiert werden. Das würde den Energiebedarf um 95 Prozent senken. Weniger Platzbedarf im Rechenzentrum und eine deutlich niedrigere Stromrechnung würden Unternehmen zudem von den steigenden IT-Kosten entlasten.
Diese Effizienzsteigerungen wurden vor allem durch verbesserte Fertigungsverfahren, Änderungen im Chiplet-Design und Optimierungen auf Systemebene erzielt. Beim Prozessordesign konnte AMD durch den Übergang zur 4-nm-Fertigung bei der Mikroarchitektur Zen 5, beziehungsweise zur 3-nm-Fertigung bei Zen 5c die Transistordichte im Vergleich zur Vorgängergeneration noch einmal erhöhen und den Stromverbrauch senken. Server mit einer auf der Zen-5-Architektur basierenden EPYC 9005 CPU bieten eine bis zu 2,7-fach bessere Rechenleistung als vergleichbare Produkte. Der für Cloud-Workloads optimierte AMD EPYC 9965 Prozessor kann mit seinen 192 Kernen bis zu 33 Prozent mehr virtuelle CPUs unterstützen als andere Spitzenprozessoren.
Auch bei den KI-Beschleunigern (Graphics Processing Units, GPU) konnte AMD signifikante Leistungssteigerungen erzielen. Die aktuelle Generation der zugrunde liegenden Systemarchitektur CDNA 4 zeichnet sich unter anderem durch eine optimierte Unterstützung von KI-Workloads und Berechnungen mit geringerer Genauigkeit aus. Letztere spielen beim Training großer Sprachmodelle eine immer wichtigere Rolle. Auch die Speicherverwaltung wurde mit Blick auf KI-Anwendungen optimiert. Vor allem Transformer-basierte neuronale Netze, wie sie beispielsweise bei der Verarbeitung natürlicher Sprache zum Einsatz kommen, profitieren von einem größeren und schnelleren Zwischenspeicher (Local Data Share, LDS).
Für die KI-Leistung ist darüber hinaus das Zusammenspiel von CPU und GPU entscheidend. AMD hat spezielle Prozessormodelle wie den AMD EPYC 9575F Hochfrequenzprozessor entwickelt, die für KI-Systeme optimiert sind. Ein System mit acht KI-Beschleunigern liefert beispielsweise bei der Ausführung von Sprachmodellen wie Lama3.1-70B mit einem EPYC 9575F Prozessor bis zu 20 Prozent mehr Performance als mit anderen CPUs.
Fazit: Nachhaltige IT ist auch ein Beitrag zu mehr Wirtschaftlichkeit
Die Nachfrage nach Rechenleistung wird weiter steigen – daran besteht kein Zweifel. Vor allem der zunehmende Einsatz von KI lässt den Bedarf geradezu explodieren. Ein nachhaltiger Umgang mit IT-Ressourcen ist unabdingbar, um die Auswirkungen der Digitalisierung auf Umwelt und Klima in einem verträglichen Rahmen zu halten. Hardware-Hersteller wie AMD tragen durch signifikante Fortschritte bei Leistung und Effizienzsteigerungen ihren Teil dazu bei, wie das 30×25-Programm zeigt.
Für Unternehmen ist der Einsatz nachhaltiger IT aber nicht nur als Bestandteil ihrer ESG-Strategie von Bedeutung. Er hat auch wesentliche Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit und Zukunftsfähigkeit. Nur mit hochleistungsfähigen und energieeffizienten Systemen können sie die ständig steigenden Anforderungen meistern, ohne dass der Platz- und Strombedarf aus dem Ruder läuft. Wie die Migration auf nachhaltigere IT-Systeme die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) beeinflusst, lässt sich mit den TCO-Tools von AMD berechnen.