Para abordar la necesidad cada vez mayor de más potencia computacional, los investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama, Japón, han desarrollado con éxito un microprocesador prototipo AQFP de 4 bits llamado MANA (Arquitectura de integración adiabática monolítica). Este nuevo microprocesador se desarrolla utilizando superconductores que son aproximadamente 80 veces más eficientes energéticamente que los que se encuentran en los microprocesadores de los sistemas informáticos de alto rendimiento disponibles.
El nuevo procesador está hecho con Josephson Junctions de niobio / aluminio y funciona a 4,2K. Utiliza una estructura electrónica digital superconductora de bajo consumo energético, denominada parametrón de flujo cuántico adiabático (AQFP), como componente básico para microprocesadores de alto rendimiento y ultrabaja potencia y otro hardware informático para la próxima generación de centros de datos. y redes de comunicación.
Según lo expresado por el profesor asociado de la Universidad Nacional de Yokohama y autor principal del estudio, Christopher Ayala, “La infraestructura de comunicaciones digitales que respalda la era de la información en la que vivimos actualmente utiliza aproximadamente el 10% de la electricidad global. Los estudios sugieren que, en el peor de los casos, si no hay un cambio fundamental en la tecnología subyacente de nuestras infraestructuras de comunicaciones, como el hardware informático en los grandes centros de datos o la electrónica que impulsa las redes de comunicación, es posible que veamos que su consumo de electricidad aumenta a más 50% de la electricidad mundial para 2030 ".
El AQFP es capaz de todos los aspectos de la informática a saber. procesamiento de datos y almacenamiento de datos. Además, la parte de procesamiento de datos del microprocesador puede operar hasta una frecuencia de reloj de 2.5 GHz, lo que es ideal para las tecnologías informáticas actuales. Además, esto puede aumentar a 5-10 GHz con más mejoras en la metodología de diseño y la configuración experimental por parte del equipo.
Al ser un dispositivo electrónico superconductor, el AQFP necesita energía adicional para enfriar los chips desde la temperatura ambiente hasta 4.2 Kelvin para permitir que los AQFP entren en el estado superconductor. A pesar de la sobrecarga de enfriamiento, el AQFP sigue siendo aproximadamente 80 veces más eficiente en energía en comparación con los dispositivos electrónicos semiconductores de última generación que se encuentran en los chips de computadora de alto rendimiento disponibles en la actualidad.
El equipo planea realizar mejoras en la tecnología, incluido el desarrollo de dispositivos AQFP más compactos, aumentando la velocidad de operación y aumentando la eficiencia energética aún más a través del cálculo reversible. Además, hay planes para escalar el enfoque de diseño para que se adapte a tantos dispositivos como sea posible en un solo chip y operarlos todos de manera confiable a altas frecuencias de reloj. Además, el equipo examinará cómo los AQFP podrían ayudar en otras aplicaciones informáticas, como el hardware de computación neuromórfica para inteligencia artificial, así como aplicaciones de computación cuántica.
El estudio fue publicado en el IEEE Journal of Solid-State Circuits, donde puede obtener más detalles sobre el microprocesador AQFP MANA.