超導微芯片需要在超低溫環(huán)境下才能正常工作,雖然為芯片提供降溫制冷需要消耗大量能源,但與傳統(tǒng)芯片相比總體能耗大幅縮減。

日前,日本橫濱國立大學的研究人員開發(fā)出了一種應用超導體器件的微芯片原型機“MANA”。該芯片具備超導材料在低溫環(huán)境下電阻接近于零的特性,其能效達到當今高性能計算芯片中頂級半導體器件的80倍。

這項新發(fā)明名為“絕熱量子通量參變器”(AQFP),用其組裝的微芯片能在維持高性能的同時實現(xiàn)超低能耗,適用于下一代數(shù)據(jù)中心和通訊網(wǎng)絡。

據(jù)悉,該團隊研發(fā)超導體微芯片的初衷是為了降低因數(shù)據(jù)運算產(chǎn)生的巨額能耗。

據(jù)日本橫濱國立大學副教授Christopher Ayala表示,“身處信息時代,數(shù)字通信基礎設施至關重要,其能耗幾乎占到全球電力的10%。研究表明,如果不從根本上改變通信基礎技術,改善大型數(shù)據(jù)中心的計算硬件或通信網(wǎng)絡的電子驅(qū)動設備,截止到2030年,數(shù)字通信基礎設施的能耗最多將占全球用電量的50%以上”。

如此巨大的耗電量不僅會讓用戶難以承受,對于環(huán)境也是巨大的負擔。

對此,研究小組表示:“AQFP是一種超導體電子設備,只有將芯片溫度降至4．2K(即-268．95℃),AQFP才能進入超導狀態(tài)。然而,即便算上降溫的能耗,AQFP的能效仍然是當今高性能計算芯片中頂級半導體器件的80倍。”