Japanin Yokohaman kansallisen yliopiston tutkijat ovat onnistuneesti kehittäneet 4-bittisen AQFP-prototyypin mikroprosessorin nimeltä MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture), jotta voidaan vastata yhä kasvavaan laskentatehon tarpeeseen . Tämä uusi mikroprosessori on kehitetty käyttämällä suprajohteita, jotka ovat noin 80 kertaa energiatehokkaampia kuin käytettävissä olevien suuritehoisten tietojenkäsittelyjärjestelmien mikroprosessoreissa.
Uusi prosessori on valmistettu niobium / alumiini Josephson -liitännöistä ja toimii 4,2 K: n nopeudella. Se käyttää energiatehokasta digitaalista suprajohtavaa elektronirakennetta, jota kutsutaan adiabaattiseksi kvantti-flux-parametrroniksi (AQFP), rakennusmateriaalina erittäin pienitehoisille, tehokkaille mikroprosessoreille ja muille tietokonelaitteistoille seuraavan sukupolven datakeskuksille ja viestintäverkot.
Yokohaman kansallisen yliopiston apulaisprofessori ja tutkimuksen johtava kirjoittaja Christopher Ayala ovat sanoneet: "Digitaalisen viestinnän infrastruktuuri, joka tukee nykyistä tietokautta, kuluttaa tällä hetkellä noin 10% maailman sähköstä. Tutkimukset viittaavat siihen, että pahimmassa tapauksessa, jos tietoliikenneinfrastruktuuriemme, kuten suurten palvelinkeskusten laskentalaitteistojen tai viestintäverkkoja ohjaavan elektroniikan, taustalla olevassa tekniikassa ei tapahdu perusteellista muutosta, voimme nähdä sen sähkönkulutuksen olevan yli 50% maailman sähköstä vuoteen 2030 mennessä. "
AQFP pystyy kaikkiin laskennan osa-alueisiin eli. tietojen käsittely ja tallennus. Lisäksi mikroprosessorin tietojenkäsittelyosa voi toimia 2,5 GHz: n kellotaajuudella, mikä on ihanteellinen nykypäivän tietotekniikkaan. Lisäksi tämä voi nousta 5-10 GHz: iin, kun tiimi parantaa edelleen suunnittelumenetelmiä ja kokeellisia asetuksia.
Suprajohtavana elektronisena laitteena AQFP tarvitsee lisävoimaa sirujen jäähdyttämiseen huoneenlämmöstä 4,2 Kelviniin, jotta AQFP: t voivat siirtyä suprajohtavaan tilaan. Jäähdytyksestä huolimatta AQFP on silti noin 80 kertaa energiatehokkaampi verrattuna nykypäivän huipputehokkaiden tietokonepiirien uusimpiin puolijohde-elektronisiin laitteisiin.
Tiimi aikoo tehdä tekniikan parannuksia, mukaan lukien kompaktimpien AQFP-laitteiden kehittäminen, nopeuden lisääminen ja energiatehokkuuden lisääminen palautuvan laskennan avulla. Suunnitelmissa on myös suunnitella mittakaavan laajentamista niin, että mahtuu mahdollisimman monta laitetta yhteen siruun ja että niitä kaikkia käytetään luotettavasti korkeilla kellotaajuuksilla. Lisäksi ryhmä tutkii, kuinka AQFP: t voisivat auttaa muissa tietokonesovelluksissa, kuten tekoälyn neuromorfisissa laskentalaitteistoissa sekä kvanttilaskennan sovelluksissa.
Tutkimus julkaistiin IEEE Journal of Solid-State Circuits -julkaisussa, josta saat lisätietoja AQFP MANA-mikroprosessorista.