Pentru a aborda nevoia din ce în ce mai mare de mai multă putere de calcul, cercetătorii de la Universitatea Națională Yokohama, Japonia, au dezvoltat cu succes un prototip de microprocesor AQFP pe 4 biți numit MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Acest nou microprocesor este dezvoltat folosind superconductori care sunt de aproximativ 80 de ori mai eficienți energetic decât cei găsiți în microprocesoarele sistemelor de calcul de înaltă performanță disponibile.
Noul procesor este fabricat cu joncțiuni Josephson niobiu / aluminiu și funcționează la 4,2K. Folosește o structură electronică digitală superconductoare eficiente din punct de vedere energetic, numită parametru adiabatic cuantic-flux (AQFP), ca element de construcție pentru microprocesoare de înaltă performanță, de înaltă performanță și alte hardware de calcul pentru următoarea generație de centre de date. și rețele de comunicații.
După cum a spus profesorul asociat la Universitatea Națională Yokohama și autorul principal al studiului, Christopher Ayala, „Infrastructura de comunicații digitale care susține Epoca informațională în care trăim astăzi utilizează în prezent aproximativ 10% din energia electrică globală. Studiile sugerează că, în cel mai rău caz, dacă nu există nicio schimbare fundamentală în tehnologia de bază a infrastructurilor noastre de comunicații, cum ar fi hardware-ul de calcul din centrele de date mari sau electronica care conduce rețelele de comunicații, este posibil să vedem că consumul său de energie electrică crește peste 50% din energia electrică globală până în 2030. ”
AQFP este capabil de toate aspectele de calcul și anume. prelucrarea datelor și stocarea datelor. În plus, partea de procesare a datelor a microprocesorului poate funcționa până la o frecvență de ceas de 2,5 GHz, ceea ce este ideal pentru tehnologiile de calcul actuale. În plus, aceasta poate crește la 5-10 GHz, cu îmbunătățiri suplimentare în metodologia de proiectare și configurarea experimentală de către echipă.
Fiind un dispozitiv electronic supraconductor, AQFP are nevoie de energie suplimentară pentru a răci cipurile de la temperatura camerei până la 4,2 Kelvin pentru a permite AQFP-urilor să intre în starea supraconductoare. În ciuda cheltuielilor de răcire, AQFP este încă de aproximativ 80 de ori mai eficientă din punct de vedere energetic în comparație cu dispozitivele electronice semiconductoare de ultimă generație găsite în cipurile de computer de înaltă performanță disponibile astăzi.
Echipa intenționează să aducă îmbunătățiri tehnologiei, inclusiv dezvoltarea de dispozitive AQFP mai compacte, creșterea vitezei de funcționare și creșterea eficienței energetice chiar mai mult prin calcul reversibil. De asemenea, există planuri de a scala abordarea de proiectare pentru a se potrivi cât mai multe dispozitive într-un singur cip și pentru a le opera pe toate în mod fiabil la frecvențe de ceas ridicate. Mai mult, echipa va examina modul în care AQFP ar putea ajuta în alte aplicații de calcul, cum ar fi hardware de calcul neuromorf pentru inteligență artificială, precum și aplicații de calcul cuantic.
Studiul a fost publicat în IEEE Journal of Solid-State Circuits în care puteți obține mai multe detalii despre microprocesorul AQFP MANA.