For å takle det stadig økende behovet for mer beregningskraft, har forskere fra Yokohama National University, Japan vellykket utviklet en 4-biters AQFP-prototype mikroprosessor kalt MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Denne nye mikroprosessoren er utviklet ved hjelp av superledere som er omtrent 80 ganger mer energieffektive enn de som finnes i mikroprosessorer av tilgjengelige høyytelses-databehandlingssystemer.
Den nye prosessoren er laget med Josephson Junctions niob / aluminium og fungerer på 4,2K. Den bruker en energieffektiv superleder digital elektronisk struktur, kalt adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP), som en byggestein for ultra-low-power, høy ytelse mikroprosessorer, og annen datamaskinvare for neste generasjon datasentre. og kommunikasjonsnettverk.
Som lagt inn av lektor ved Yokohama National University og hovedforfatter av studien, Christopher Ayala, “Den digitale kommunikasjonsinfrastrukturen som støtter informasjonsalderen som vi lever i i dag bruker for tiden omtrent 10% av den globale elektrisiteten. Studier antyder at i verste fall, hvis det ikke er noen grunnleggende endring i den underliggende teknologien til vår kommunikasjonsinfrastruktur, som databehandlingsmaskinvare i store datasentre eller elektronikken som driver kommunikasjonsnettene, kan vi se strømforbruket stige til over 50% av den globale elektrisiteten innen 2030. ”
AQFP er i stand til alle aspekter av databehandling, nemlig. databehandling og datalagring. Dessuten kan databehandlingsdelen av mikroprosessoren operere opp til en klokkefrekvens på 2,5 GHz, som er ideell for dagens databehandlingsteknologi. I tillegg kan dette øke til 5-10 GHz med ytterligere forbedringer i designmetoden og eksperimentelt oppsett av teamet.
Å være en superlederelektronisk enhet, trenger AQFP ekstra strøm for å avkjøle sjetongene fra romtemperatur ned til 4,2 Kelvin for å gjøre det mulig for AQFPene å gå inn i superledende tilstand. Til tross for avkjølingskostnadene, er AQFP fremdeles omtrent 80 ganger mer energieffektiv sammenlignet med moderne moderne halvlederelektroniske enheter som finnes i høykapasitets datamaskinbrikker tilgjengelig i dag.
Teamet planlegger å gjøre forbedringer i teknologien, inkludert utvikling av mer kompakte AQFP-enheter, øke driftshastigheten og øke energieffektiviteten ytterligere gjennom reversibel beregning. Det er også planer om å skalere designtilnærmingen til å passe så mange enheter som mulig i en enkelt brikke og betjene dem alle pålitelig ved høye klokkefrekvenser. Videre vil teamet undersøke hvordan AQFP kan hjelpe andre databehandlingsapplikasjoner som nevromorf datamaskinvare for kunstig intelligens så vel som applikasjoner for kvanteberegning.
Studien ble publisert i IEEE Journal of Solid-State Circuits hvor du kan få mer informasjon om AQFP MANA mikroprosessor.