Lai risinātu arvien pieaugošo nepieciešamību pēc lielākas skaitļošanas jaudas, Japānas Jokohamas Nacionālās universitātes pētnieki ir veiksmīgi izstrādājuši 4 bitu AQFP prototipa mikroprocesoru ar nosaukumu MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Šis jaunais mikroprocesors ir izstrādāts, izmantojot supravadītājus, kas ir aptuveni 80 reizes energoefektīvāki nekā tie, kas atrodami pieejamo augstas veiktspējas skaitļošanas sistēmu mikroprocesoros.
Jaunais procesors ir izgatavots, izmantojot niobija / alumīnija Josephson Junctions un darbojas ar 4.2K. Tas izmanto energoefektīvu supravadītāju digitālo elektronisko struktūru, ko sauc par adiabātisko kvantu plūsmas parametru (AQFP), kā celtniecības bloku īpaši mazjaudas, augstas veiktspējas mikroprocesoriem un citai skaitļošanas aparatūrai nākamās paaudzes datu centriem. un sakaru tīkli.
Kā izteicies Jokohamas Nacionālās universitātes asociētais profesors un pētījuma vadošais autors Kristofers Ajala: “Digitālo sakaru infrastruktūra, kas atbalsta informācijas laikmetu, kurā mēs dzīvojam, šobrīd patērē aptuveni 10% no visas pasaules elektroenerģijas. Pētījumi liecina, ka sliktākajā gadījumā, ja mūsu sakaru infrastruktūras pamatā esošajā tehnoloģijā, piemēram, skaitļošanas aparatūrā lielos datu centros vai elektronikā, kas vada sakaru tīklus, nav būtiskas izmaiņas, mēs varam redzēt, ka tās elektroenerģijas patēriņš pieaug 50% no pasaules elektroenerģijas līdz 2030. gadam. ”
AQFP ir spējīgs uz visiem skaitļošanas aspektiem, ti. datu apstrāde un datu glabāšana. Turklāt mikroprocesora datu apstrādes daļa var darboties līdz 2,5 GHz takts frekvencei, kas ir ideāli piemērota mūsdienu skaitļošanas tehnoloģijām. Turklāt tas var palielināt līdz 5–10 GHz, ja komanda turpina uzlabot projektēšanas metodoloģiju un eksperimentālo iestatījumu.
Tā kā AQFP ir supravadītāja elektroniska ierīce, tai ir nepieciešama papildu jauda, lai mikroshēmas atdzesētu no istabas temperatūras līdz 4,2 Kelvin, lai AQFP varētu pāriet supravadītājā stāvoklī. Neskatoties uz atdzesēšanas pieslēgumu, AQFP joprojām ir aptuveni 80 reizes energoefektīvāka, salīdzinot ar mūsdienīgām pusvadītāju elektroniskām ierīcēm, kas atrodamas mūsdienās pieejamās augstas veiktspējas datoru mikroshēmās.
Komanda plāno veikt uzlabojumus tehnoloģijā, ieskaitot kompaktāku AQFP ierīču izstrādi, darbības ātruma palielināšanu un energoefektivitātes palielināšanu vēl vairāk, izmantojot atgriezenisku aprēķinu. Ir arī plānots mērogot dizaina pieeju, lai vienā mikroshēmā ietilpinātu pēc iespējas vairāk ierīču un visas tās droši darbinātu ar augstām pulksteņa frekvencēm. Turklāt komanda pārbaudīs, kā AQFP varētu palīdzēt citās skaitļošanas lietojumprogrammās, piemēram, mākslīgā intelekta neiromorfā skaitļošanas aparatūrā, kā arī kvantu skaitļošanas lietojumprogrammās.
Pētījums tika publicēts IEEE cietvielu ķēžu žurnālā, kurā varat iegūt sīkāku informāciju par AQFP MANA mikroprocesoru.