חוקרים יוצרים אב טיפוס של אנרגיה חדשה

כדי להתמודד עם הצורך ההולך וגובר בכוח חישובי רב יותר, חוקרים מאוניברסיטת יוקוהמה הלאומית, יפן פיתחו בהצלחה מעבד אב טיפוס AQFP בן ארבע סיביות בשם MANA (אדריכלות iNtegration iMolithic Adiabatic). המעבד החדש הזה פותח באמצעות מוליכי-על החסכוניים באנרגיה פי 80 בערך מאלה המצויים במיקרו-מעבדים של מערכות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים.

המעבד החדש נעשה באמצעות ניוביום / אלומיניום יוספסון צמתים ו פועל 4.2K. היא משתמשת במבנה אלקטרוני דיגיטלי של מוליך-על חסכוני באנרגיה, המכונה פרמטרון קוונטי-שטף adiabatic (AQFP), כאבן בניין למיקרו-מעבדים בעלי הספק נמוך במיוחד ובביצועים גבוהים, וחומרת מחשוב אחרת לדור הבא של מרכזי הנתונים. ורשתות תקשורת.

כפי שהוגש על ידי הפרופסור החבר באוניברסיטה הלאומית של יוקוהמה והמחבר הראשי של המחקר, כריסטופר איילה, "תשתית התקשורת הדיגיטלית התומכת בעידן המידע בו אנו חיים כיום משתמשת כיום בכ -10% מהחשמל העולמי. מחקרים מצביעים על כך שבתרחיש הגרוע ביותר אם לא חל שינוי מהותי בטכנולוגיה הבסיסית של תשתיות התקשורת שלנו כמו חומרת המחשוב במרכזי נתונים גדולים או האלקטרוניקה המניעה את רשתות התקשורת, אנו עשויים לראות את השימוש בחשמל שלה ליותר מ 50% מהחשמל העולמי עד שנת 2030. "

ה- AQFP מסוגל לכל ההיבטים של מחשוב, כלומר. עיבוד נתונים ואחסון נתונים. חוץ מזה, חלק עיבוד הנתונים של המעבד יכול לפעול עד תדר שעון של 2.5 ג'יגה הרץ וזה אידיאלי לטכנולוגיות המחשוב של ימינו. בנוסף, זה יכול לעלות ל 5-10 ג'יגה הרץ עם שיפורים נוספים במתודולוגיית העיצוב ובהתקנת הניסוי על ידי הצוות.

בהיותו מכשיר אלקטרוני של מוליכים-על, ה- AQFP זקוק לכוח נוסף בכדי לקרר את השבבים מטמפרטורת החדר עד 4.2 קלווין כדי לאפשר ל- AQFP לעבור למצב מוליך-על. למרות תקרת הקירור, ה- AQFP עדיין חסכן אנרגיה פי 80 בהשוואה למכשירים אלקטרוניים מוליכים למחצה המתקדמים ביותר שנמצאים בשבבי מחשב בעלי ביצועים גבוהים הקיימים כיום.

הצוות מתכנן לבצע שיפורים בטכנולוגיה כולל פיתוח מכשירי AQFP קומפקטיים יותר, הגדלת מהירות הפעולה והגברת יעילות האנרגיה עוד יותר באמצעות חישוב הפיך. כמו כן, ישנן תוכניות לשנות את גישת העיצוב כך שתתאים לכמה שיותר מכשירים לשבב יחיד ותפעל את כולן באופן אמין בתדרי שעון גבוהים. יתר על כן, הצוות יבחן כיצד AQFPs יכולים לסייע ביישומי מחשוב אחרים כמו חומרת מחשוב נוירומורפית לבינה מלאכותית כמו גם ליישומי מחשוב קוונטיים.

המחקר פורסם בכתב העת IEEE of Solid State Circuits ובו תוכלו לקבל פרטים נוספים על המעבד AQFP MANA.