Kako bi se uhvatili u koštac sa sve većom potrebom za više računske snage, istraživači s Nacionalnog sveučilišta Yokohama u Japanu uspješno su razvili 4-bitni prototipski mikroprocesor AQFP nazvan MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Ovaj novi mikroprocesor razvijen je pomoću supravodiča koji su oko 80 puta energetski učinkovitiji od onih koji se nalaze u mikroprocesorima dostupnih računalnih sustava visokih performansi.
Novi procesor izrađen je od niobija / aluminija Josephson Junctions i radi na 4.2K. Koristi energetski učinkovitu digitalnu elektroničku strukturu superprovodnika, nazvanu adijabatski parametar kvantnog fluksa (AQFP), kao gradivni element za mikroprocesore ultra male snage, visokih performansi i ostali računalni hardver za sljedeću generaciju podatkovnih centara i komunikacijske mreže.
Kako je istaknuo izvanredni profesor na Nacionalnom sveučilištu Yokohama i vodeći autor studije Christopher Ayala, „Digitalna komunikacijska infrastruktura koja podržava Informacijsko doba u kojem danas živimo trenutno koristi približno 10% globalne električne energije. Studije sugeriraju da bi u najgorem scenariju, ako ne dođe do temeljnih promjena u osnovnoj tehnologiji naše komunikacijske infrastrukture, poput računalnog hardvera u velikim podatkovnim centrima ili elektronike koja pokreće komunikacijske mreže, mogli primijetiti da njegova potrošnja električne energije preraste 50% globalne električne energije do 2030. "
AQFP je sposoban za sve aspekte računanja, naime. obrada podataka i pohrana podataka. Osim toga, dio mikroprocesora za obradu podataka može raditi do takta od 2,5 GHz što je idealno za današnje računalne tehnologije. Uz to, to se može povećati na 5-10 GHz uz daljnja poboljšanja u metodologiji dizajna i eksperimentalnom postavljanju od strane tima.
Budući da je superprovodnički elektronički uređaj, AQFP treba dodatnu snagu za hlađenje čipova sa sobne temperature na 4,2 Kelvina kako bi omogućio AQFP-ima da pređu u supravodljivo stanje. Unatoč hladnjaku, AQFP je i dalje oko 80 puta energetski učinkovitiji u usporedbi s najmodernijim poluvodičkim elektroničkim uređajima koji se nalaze u računalnim čipovima visokih performansi koji su danas dostupni.
Tim planira poboljšati tehnologiju, uključujući razvoj kompaktnijih AQFP uređaja, povećavajući brzinu rada i povećavajući energetsku učinkovitost još reverzibilnijim proračunima. Također, planira se prilagoditi dizajnerski pristup tako da stane što više uređaja u jedan čip i pouzdano rade na visokim frekvencijama takta. Štoviše, tim će ispitati kako AQFP-ovi mogu pomoći u drugim računalnim aplikacijama poput neuromorfnog računalnog hardvera za umjetnu inteligenciju, kao i u aplikacijama kvantnog računanja.
Studija je objavljena u časopisu IEEE Journal of Solid-State Circuits u kojem možete dobiti više detalja o mikroprocesoru AQFP MANA.