超導(dǎo)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(xué)的研究人員開發(fā)出了一種應(yīng)用超導(dǎo)體器件的微芯片原型機(jī)“MANA”。該芯片具備超導(dǎo)材料在低溫環(huán)境下電阻接近于零的特性,其能效達(dá)到當(dāng)今高性能計(jì)算芯片中頂級(jí)半導(dǎo)體器件的80倍。

這項(xiàng)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(shí)實(shí)現(xiàn)超低能耗,適用于下一代數(shù)據(jù)中心和通訊網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)悉,該團(tuán)隊(duì)研發(fā)超導(dǎo)體微芯片的初衷是為了降低因數(shù)據(jù)運(yùn)算產(chǎn)生的巨額能耗。

據(jù)日本橫濱國立大學(xué)副教授Christopher Ayala表示,“身處信息時(shí)代,數(shù)字通信基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)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(chǔ)技術(shù),改善大型數(shù)據(jù)中心的計(jì)算硬件或通信網(wǎng)絡(luò)的電子驅(qū)動(dòng)設(shè)備,截止到2030年,數(shù)字通信基礎(chǔ)設(shè)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(huì)讓用戶難以承受,對(duì)于環(huán)境也是巨大的負(fù)擔(dān)。

對(duì)此,研究小組表示:“AQFP是一種超導(dǎo)體電子設(shè)備,只有將芯片溫度降至4．2K(即-268．95℃),AQFP才能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。然而,即便算上降溫的能耗,AQFP的能效仍然是當(dāng)今高性能計(jì)算芯片中頂級(jí)半導(dǎo)體器件的80倍。”