Для вирішення постійно зростаючої потреби в більшій обчислювальній потужності дослідники з Національного університету Йокогама, Японія, успішно розробили 4-розрядний мікропроцесор AQFP під назвою MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Цей новий мікропроцесор розроблений із використанням надпровідників, які приблизно у 80 разів енергоефективніші, ніж ті, що є в мікропроцесорах високопродуктивних обчислювальних систем.
Новий процесор виготовлений з використанням ніобію / алюмінію Josephson Junctions і працює при 4.2K. Він використовує енергоефективну надпровідникову цифрову електронну структуру, звану адіабатичним квантово-потоковим параметром (AQFP), як будівельний матеріал для наднизьких потужностей, високопродуктивних мікропроцесорів та іншого обчислювального обладнання для наступного покоління центрів обробки даних та комунікаційних мереж.
Як зазначив доцент Національного університету Йокогама та провідний автор дослідження Крістофер Аяла, «Інфраструктура цифрових комунікацій, яка підтримує інформаційну епоху, в якій ми живемо сьогодні, в даний час використовує приблизно 10% світової електроенергії. Дослідження показують, що за найгіршого сценарію, якщо не відбудеться кардинальних змін в основній технології наших комунікаційних інфраструктур, таких як обчислювальне обладнання у великих центрах обробки даних або електроніка, що керує мережами зв'язку, ми можемо спостерігати, як споживання електроенергії зросте до 50% світової електроенергії до 2030 року ".
AQFP здатний виконувати всі аспекти обчислювальної техніки. обробка та зберігання даних. Крім того, частина мікропроцесора для обробки даних може працювати до тактової частоти 2,5 ГГц, що ідеально підходить для сучасних обчислювальних технологій. Крім того, це може зрости до 5-10 ГГц з подальшими вдосконаленнями методології проектування та експериментальних налаштувань командою.
Будучи надпровідниковим електронним пристроєм, AQFP потребує додаткової потужності для охолодження мікросхем від кімнатної температури до 4,2 Кельвіна, щоб AQFP могли перейти в надпровідний стан. Незважаючи на витрати на охолодження, AQFP все ще приблизно в 80 разів більш енергоефективний у порівнянні з найсучаснішими напівпровідниковими електронними пристроями, які можна знайти у високопродуктивних комп'ютерних чіпах, що доступні сьогодні.
Команда планує вдосконалити технологію, включаючи розробку більш компактних пристроїв AQFP, збільшення швидкості роботи та ще більше підвищення енергоефективності за рахунок оборотних обчислень. Крім того, планується масштабувати проектний підхід, щоб вмістити якомога більше пристроїв в одному мікросхемі та надійно працювати з усіма ними на високих тактових частотах. Крім того, команда вивчить, як AQFP можуть допомогти в інших обчислювальних програмах, таких як нейроморфне обчислювальне обладнання для штучного інтелекту, а також в квантових обчислювальних програмах.
Дослідження було опубліковане в IEEE Journal of Solid-State Circuits, де ви можете отримати докладнішу інформацію про мікропроцесор AQFP MANA.