上自?xún)x股份公司對電阻零的超導微處理器問(wèn)世說(shuō)明

   上海自動(dòng)化儀表股份公司報北京1月17日電 上海自?xún)x股份根據最近的一項估計，目前數據中心的耗能已高達全球電力的2％，這一數字在10年內有望攀升到8％。為逆轉這種趨勢，科學(xué)家們正考慮以全新的方式簡(jiǎn)化數據中心的微處理器。日本研究人員將這一想法發(fā)揮到了極致，創(chuàng )建了一種電阻為零的超導微處理器。

        《IEEE固態(tài)電路》雜志報道，這種超導微處理器可為更高能效的計算能力提供潛在的解決方案，但新設計目前需要低于10開(kāi)爾文（或—263℃）的超冷溫度。研究人員創(chuàng )建的這種絕熱超導微處理器，從原理上講，在計算過(guò)程中不會(huì )從系統中獲得或損失能量。

這個(gè)新的微處理器原型稱(chēng)為MANA（單絕熱集成體系結構），是世界上第一個(gè)絕熱超導體微處理器。

              它由超導鈮組成，并依賴(lài)于稱(chēng)為絕熱量子通量參量電子（AQFP）的硬件組件。每個(gè)AQFP由幾個(gè)快速作用的約瑟夫森結開(kāi)關(guān)組成，這些結開(kāi)關(guān)只需很少的能量即可支持超導體電子設備。MANA微處理器總共由2萬(wàn)多個(gè)約瑟夫森結（或1萬(wàn)多個(gè)AQFP）組成。

研究人員解釋說(shuō)，用于構建微處理器的AQFP已經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可以絕熱運行，從而可在相對低的時(shí)鐘頻率（高達10GHz左右）下恢復從電源中汲取的能量。與傳統超導電子產(chǎn)品數百吉赫茲的運行頻率相比，這個(gè)數字要低得多。但這并不意味著(zhù)MANA達到了10GHz的速度。實(shí)驗顯示，MANA的數據處理部分可在高達2.5GHz的時(shí)鐘頻率下運行，這使其與當今的計算技術(shù)相當。

這種鈮基微處理器的入門(mén)價(jià)格取決于低溫和將系統冷卻至超導溫度的能源成本。不過(guò)，即使將冷卻成本計算在內，與最先進(jìn)的半導體電子設備（如7納米鰭式場(chǎng)效應晶體管）相比，AQFP的能源效率仍然高出約80倍。由于MANA微處理器需要液氦水平的低溫，因此它更適合于使用低溫冷卻系統的大規模計算基礎架構，例如數據中心和超級計算機。

    總編輯圈點(diǎn)

數據中心是分布在信息高速公路上的一個(gè)個(gè)交通樞紐。隨著(zhù)我們對互聯(lián)網(wǎng)的依賴(lài)程度日益加深，數據中心的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。以中國為例，據統計，近年來(lái)國內數據中心發(fā)展迅猛，在數量和規模上都呈20%以上的年增長(cháng)。但數據中心耗能高也是“知名難題”，綠色化、智能化、簡(jiǎn)易化是它在未來(lái)10年的發(fā)展趨勢。最新問(wèn)世的超導微處理器雖需低溫運行，卻依然為提升數據中心能源效率提供了重要思路。