零电阻超导微处理器

2021-01-18 10:04   来源: 互联网    阅读次数:3102

根据最近的估计,数据中心现在消耗全球电力的2%,这一数字预计在10年内将攀升至8%。为了扭转这一趋势,科学家们正在考虑新的方法来简化数据中心的微处理器。日本研究人员将这一想法推向了极致,创造了一种零电阻超导微处理器。


超导微处理器可以为更节能的计算能力提供一种潜在的解决方案,但ieee固态电路报告称,新设计目前需要10开尔文(或-263摄氏度)以下的超冷温度。研究人员发明的绝缘超导微处理器原则上不会在计算过程中从系统中获得或损失能量。


1610935630791592.png


这种新的微处理器原型称为MANA(单绝缘集成体系结构),是世界上第一个绝缘超导体微处理器。它由超导铌组成,依赖于称为绝缘量子通量参数电子(AQFP)的硬件组件。每个AQFP由几个支持能量不足的超导电子器件的快速约瑟夫森结开关组成。MANA微处理器由2万多个约瑟夫森结(或超过10000 AQFP)组成。


研究人员解释说,用于制造微处理器的AQFP已被优化为绝缘运行,将从电源中提取的能量恢复到相对较低的时钟频率(最高可达10 GHz)。这个数字远低于传统超导电子中数百千兆赫兹的频率。但这并不意味着MANA已经达到10 GHz的速度。实验表明,MANA的数据处理部分可以以2.5GHz的时钟频率运行,这使得它可以与当今的计算技术媲美。


基于铌的微处理器的入门价格取决于低温和将系统冷却到超导温度的能源成本。然而,即使考虑到冷却成本,AQFP仍然比先进的半导体电子产品(如7纳米翅片式场效应晶体管)高出约80倍的能源效率。由于MANA微处理器需要液氦水平的低温,所以它更适合使用低温冷却系统的大型计算基础设施,如数据中心和超级计算机。


数据中心是分布在信息高速公路上的交通枢纽。随着我们对互联网依赖程度的加深,数据中心的发展也突飞猛进。以中国为例,据统计,近年来国内数据中心发展迅速,在数量和规模上年增长率超过20%。然而,数据中心的高能耗也是一个众所周知的问题。绿色、智能化、简约是未来10年的发展趋势。虽然最新的超导微处理器需要低温运行,但它仍然为提高数据中心的能源效率提供了重要的途径。




责任编辑:无量渡口
分享到:
0
【慎重声明】凡本站未注明来源为"极客科技网"的所有作品,均转载、编译或摘编自其它媒体,转载、编译或摘编的目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其他问题需要同本网联系的,请在30日内进行!