Per fer front a la creixent necessitat de més potència computacional, investigadors de la Universitat Nacional de Yokohama, Japó, han desenvolupat amb èxit un prototip de microprocessador AQFP de 4 bits anomenat MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Aquest nou microprocessador es desenvolupa mitjançant superconductors que són aproximadament 80 vegades més eficients energèticament que els que es troben als microprocessadors dels sistemes informàtics d’alt rendiment disponibles.
El nou processador es fabrica amb Josephson Junctions de niobi / alumini i funciona a 4,2K. Utilitza una estructura electrònica digital de superconductor eficient en energia, anomenada paramètric de flux quàntic adiabàtic (AQFP), com a element bàsic per a microprocessadors d’alta potència, d’alt rendiment i altres components de maquinari per a la propera generació de centres de dades. i xarxes de comunicació.
Tal com va exposar el professor associat de la Universitat Nacional de Yokohama i autor principal de l'estudi, Christopher Ayala, "La infraestructura de comunicacions digitals que dóna suport a l'era de la informació que vivim actualment fa servir aproximadament un 10% de l'electricitat mundial. Els estudis suggereixen que, en el pitjor dels casos, si no hi ha cap canvi fonamental en la tecnologia subjacent de les nostres infraestructures de comunicacions, com ara el maquinari informàtic en grans centres de dades o l’electrònica que condueix les xarxes de comunicació, podem veure que el seu consum d’electricitat augmenta en excés El 50% de l’electricitat mundial el 2030 ”.
L'AQFP és capaç de tenir en compte tots els aspectes de la informàtica. processament de dades i emmagatzematge de dades. A més, la part de processament de dades del microprocessador pot funcionar fins a una freqüència de rellotge de 2,5 GHz, ideal per a les tecnologies informàtiques actuals. A més, això pot augmentar a 5-10 GHz amb noves millores en la metodologia de disseny i configuració experimental per part de l'equip.
En ser un dispositiu electrònic superconductor, l'AQFP necessita energia addicional per refredar els xips des de la temperatura ambient fins a 4,2 Kelvin per permetre als AQFP entrar en estat superconductor. Malgrat la sobrecàrrega de refrigeració, l'AQFP segueix sent unes 80 vegades més eficient en termes energètics en comparació amb els dispositius electrònics semiconductors d'última generació que es troben als xips d'ordinador d'alt rendiment disponibles avui en dia.
L’equip té previst fer millores en la tecnologia, inclòs el desenvolupament de dispositius AQFP més compactes, augmentant la velocitat de funcionament i augmentant encara més l’eficiència energètica mitjançant un càlcul reversible. A més, hi ha plans per escalar l’enfocament de disseny per adaptar-se a tants dispositius com sigui possible en un sol xip i operar-los de manera fiable a altes freqüències de rellotge. A més, l’equip examinarà com els AQFP podrien ajudar en altres aplicacions informàtiques com el maquinari de computació neuromòrfica per a la intel·ligència artificial, així com en aplicacions de computació quàntica.
L'estudi es va publicar al IEEE Journal of Solid-State Circuits on podeu obtenir més detalls sobre el microprocessador AQFP MANA.