För att ta itu med det ständigt ökande behovet av mer beräkningskraft har forskare från Yokohama National University, Japan framgångsrikt utvecklat en 4-bitars AQFP-prototypmikroprocessor med namnet MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Den här nya mikroprocessorn är utvecklad med hjälp av superledare som är cirka 80 gånger mer energieffektiva än de som finns i mikroprocessorer för högpresterande datorsystem.
Den nya processorn är tillverkad med Josephson Junctions niob / aluminium och fungerar vid 4,2K. Den använder en energieffektiv superledare digital elektronisk struktur, kallad adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP), som en byggsten för ultra-low-power, högpresterande mikroprocessorer och annan datorhårdvara för nästa generation datacenter och kommunikationsnätverk.
Som läggs fram av docent vid Yokohama National University och huvudförfattare till studien, Christopher Ayala, ”Den digitala kommunikationsinfrastrukturen som stöder den informationsålder som vi lever i idag använder för närvarande cirka 10% av den globala elen. Studier tyder på att om det i värsta fall inte sker någon grundläggande förändring i den underliggande tekniken i vår kommunikationsinfrastruktur, såsom datorhårdvara i stora datacenter eller elektroniken som driver kommunikationsnätet, kan vi se dess elanvändning stiga till över 50% av den globala elen till 2030. ”
AQFP är kapabel till alla aspekter av databehandling, nämligen. databehandling och datalagring. Dessutom kan databehandlingsdelen av mikroprocessorn arbeta upp till en klockfrekvens på 2,5 GHz, vilket är perfekt för dagens datateknik. Dessutom kan detta öka till 5-10 GHz med ytterligare förbättringar av designmetoden och experimentell installation av teamet.
Att vara en superledarelektronisk enhet behöver AQFP extra kraft för att kyla chipsen från rumstemperatur ner till 4,2 Kelvin så att AQFP: erna kan gå in i det supraledande tillståndet. Trots svalkningen är AQFP fortfarande cirka 80 gånger mer energieffektiv jämfört med de senaste elektroniska halvledarelementen som finns i högpresterande datachips som finns idag.
Teamet planerar att göra förbättringar i tekniken inklusive utveckling av mer kompakta AQFP-enheter, öka driftshastigheten och öka energieffektiviteten ytterligare genom reversibel beräkning. Det finns också planer på att skala designmetoden för att passa så många enheter som möjligt i ett enda chip och hantera dem alla på ett tillförlitligt sätt vid höga klockfrekvenser. Dessutom kommer teamet att undersöka hur AQFP kan hjälpa till i andra datorprogram som neuromorf datorhårdvara för artificiell intelligens såväl som kvantdatorapplikationer.
Studien publicerades i IEEE Journal of Solid-State Circuits där du kan få mer information om AQFP MANA-mikroprocessorn.