一个7nm工艺芯片,所需能量可用于运行80个超导芯片?没错,世界上第一个绝热超导微芯片MANA现已上市。

当该超导芯片处理数据时,运行效率可以达到2.5GHz,与当前所需的计算技术相匹配。

如果进一步研究和开发,则可以进一步优化处理速度。

这种超导芯片MANA(MonolithicAdiabaticiIntegrationArchitecture)超导芯片可节省80倍的能源效率,它由一种称为铌(Nb)的超导金属组成。

当温度低于10开尔文(-263°C)时,会发生超导现象。

该芯片的关键组件是一种称为AQFP(绝热量子通量参数转换器)的节能超导数字电子结构。

AQFP结构可以处理所有计算问题,包括数据处理和数据存储。

而且它的能耗仅为CMOS材料和计算能耗的数万。

能量消耗如此之低的原因归因于AQFP超导材料的物理特性和热供电方法。

其所有逻辑门组件均基于超导约瑟夫结制成,这是其超导特性的起源。

超导约瑟夫结由一个超导绝缘超导三层器件组成,可以将器件的开关功耗降低到大约1zJ(1J = 10 2¹zJ)。

每个AQFP由几个快速作用的超导约瑟夫结构组成,并且只需很少的能量即可支撑超导设备。

与需要DC偏置的CMOS相比,AQFP仅需通过AC供电,静态功耗接近于零,这进一步降低了开关设备所需的电流。

这次推出的MANA(单片集成架构)是4位AQFP微芯片的原型,该芯片由10,000多个AQFP组成。

目前,该结构可以在2.5GHz的时钟频率下稳定运行,这相当于当前芯片的计算能力。

通过优化,有望将其提高到5〜10GHz。

那么,这种芯片的冷却成本是否超过了芯片的能耗?这不是真的。

研究人员说,即使以冷却超导芯片的成本为代价,总体能耗还是比7nm芯片低80倍。

实际上,关于超导芯片的研究已经存在了很长时间。

在开发MANA之前,日本横滨国立大学的研究人员于2016年成功制造了具有83,000个Joseph结的AQFP芯片。

在ISCA2019上,与美国东北大学的王彦之研究小组共同提出了一种超导技术。

基于AQFP的量子计算技术神经网络硬件加速系统。

该系统的能耗比CMOS降低了近70,000倍,速度提高了30倍。

目前,该团队计划进一步改进该技术,例如开发更复杂的AQFP结构,提高运行速度,提高能源效率等。

为什么要开发这种微处理器?日本横滨国立大学副教授克里斯托弗·阿亚拉(Christopher Ayala)认为,随着信息时代的发展,数字通信基础设施的能耗将越来越高。

目前,这类设施的能耗已占世界用电量的10%。

如果基本通讯技术没有得到根本改变,到2030年,能源消耗可能占全球电力消耗的50%以上。

例如,当前许多大型数据中心必须建在河流附近,并使用流动水来冷却机器。

MANA在这里解决了这一现象。

研究人员认为MANA适用于大型数据中心和大型计算基础设施,例如超级计算机。

因为这些设施包括一个可以将MANA芯片冷却到所需温度的冷却系统,所以它还需要数据计算和数据存储功能。

MANA的出现有望改善这些数据中心的能耗。

网民们热烈讨论MANA的数据,这引发了网民之间的很多讨论。

一些网民认为,这对于数据中心来说是一件令人兴奋的事情。

想象一下,处理能力一次便宜了80倍!一些网友认为,尽管大型数据中心可能会从中受益,但-263°C的温度仍然过高。

如果仅需要液氮的温度,那么这将是一次真正的芯片革命。

但是,一些网民认为能源效率不值得过多关注。

“将来,我不知道该怎么办