For at tackle det stadigt stigende behov for mere beregningskraft har forskere fra Yokohama National University, Japan med succes udviklet en 4-bit AQFP prototype mikroprocessor ved navn MANA (monolitisk adiabatisk iNtegration-arkitektur). Denne nye mikroprocessor er udviklet ved hjælp af superledere, der er omkring 80 gange mere energieffektive end dem, der findes i mikroprocessorer til tilgængelige højtydende computersystemer.
Den nye processor er fremstillet ved hjælp af niob / aluminium Josephson Junctions og fungerer på 4,2K. Det bruger en energieffektiv superleder digital elektronisk struktur, kaldet adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP), som en byggesten til ultra-low-power, højtydende mikroprocessorer og anden computerhardware til den næste generation af datacentre og kommunikationsnetværk.
Som anført af lektor ved Yokohama National University og hovedforfatter af undersøgelsen, Christopher Ayala, ”Den digitale kommunikationsinfrastruktur, der understøtter informationsalderen, som vi lever i dag, bruger i øjeblikket ca. 10% af den globale elektricitet. Undersøgelser tyder på, at i værste fald, hvis der ikke er nogen grundlæggende ændring i den underliggende teknologi i vores kommunikationsinfrastrukturer såsom computerhardware i store datacentre eller elektronikken, der driver kommunikationsnetværkene, kan vi se dets elforbrug stige til 50% af den globale elektricitet inden 2030. ”
AQFP er i stand til alle aspekter af computervisning. databehandling og datalagring. Desuden kan databehandlingsdelen af mikroprocessoren køre op til en tidsfrekvens på 2,5 GHz, hvilket er ideelt til nutidens computerteknologier. Derudover kan dette øges til 5-10 GHz med yderligere forbedringer i designmetoden og eksperimentel opsætning af holdet.
At være en superlederelektronisk enhed har AQFP brug for ekstra strøm til at afkøle chips fra stuetemperatur ned til 4,2 Kelvin for at sætte AQFP'erne i stand til at gå i superledende tilstand. På trods af afkølingsomkostningerne er AQFP stadig ca. 80 gange mere energieffektiv sammenlignet med de mest avancerede elektroniske halvlederudstyr, der findes i højtydende computerchips, der er tilgængelige i dag.
Holdet planlægger at forbedre teknologien, herunder udvikling af mere kompakte AQFP-enheder, øge driftshastigheden og øge energieffektiviteten endnu mere gennem reversibel beregning. Der er også planer om at skalere designtilgangen til at passe så mange enheder som muligt i en enkelt chip og betjene dem alle pålideligt ved høje urfrekvenser. Desuden vil teamet undersøge, hvordan AQFP'er kunne hjælpe med andre computerapplikationer som neuromorf computinghardware til kunstig intelligens såvel som kvantecomputerapplikationer.
Undersøgelsen blev offentliggjort i IEEE Journal of Solid-State Circuits, hvor du kan få flere detaljer om AQFP MANA-mikroprocessoren.