Prevratná technológia MANA: Nový prototyp je až 80-krát efektívnejší ako klasické polovodičové procesory
Skupine japonských vedcov z Jokohamskej národnej univerzity sa podarilo vytvoriť prototyp mikroprocesora, ktorý pri svojom chode spotrebuje až 80-krát menej energie ako tie najmodernejšie procesory využívajúce polovodičové komponenty (tranzistory). Hneď na úvod však treba podotknúť, že nejde o „hocijaký“ prototyp procesoru, ale o prvý adiabatický supravodivý mikroprocesor na svete, o téme informoval napríklad portál TechRadar.
Prevratná štruktúra mikroprocesoru MANA
Ako už zo samotného názvu vyplýva, mikroprocesor využíva makroskopický kvantový jav nazývaný supravodivosť. Supravodivosť je jav, kedy látka nekladie takmer žiadny (nemerateľne malý) odpor prechodu elektrického prúdu. Supravodivé materiály teda umožňujú bezstratový prenos elektrickej energie.
Supravodivý stav látok sa vyskytuje len v určitom rozsahu teplôt, ktoré zhora ohraničuje tzv. kritická teplota supravodiča. V prípade, že dokážeme daný materiál schladiť pod túto hodnotu (nie je to materiálová konštanta, závisí to vždy od rôznych činiteľov), začne materiál vykazovať supravodivé vlastnosti.
Supravodivé materiály alebo supravodivé procesory samé o sebe nie sú novinkou. Tento však na rozdiel od iných experimentálnych procesorov využíva extrémne energeticky efektívnu supravodivú elektronickú štruktúru nazývanú AQFP (Adiabatic Quantum-Flux-Parametron). Tá sa sama o sebe zakladá na tzv. Josephsonových kontaktoch (Josephson Junction), ktoré využívajú jav nazývaných Josephsonov efekt. Všetky podrobné informácie o mikroprocesore boli zverejnené prostredníctvom žurnálu IEEE Journal of Solid-State Circuits.
Celkovo sa nový 4-bitový prototyp mikroprocesora s názvom MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture) skladá z až 20 000 Josephsonových kontaktov, čo je približne 10 000 štruktúr AQFP
Ako to celé funguje?
Josephsonov efekt je špeciálny prípad tunelového javu, kedy častica porušuje princíp klasickej fyziky tým, že prechádza potenciálovou bariérou, ktorá je vyššia ako energia častice. Inými slovami Josephsonov efekt umožňuje vznik elektrického prúdu medzi dvomi supravodičmi oddelenými tenkou vrstvou izolantu.
V praxi sa v Josephsonových kontaktoch ako supravodič využíva najčastejšie niób, preto nie je žiadnym prekvapením, že aj v tomto prípade sú kontakty tvorené práve týmto materiálom, upozornil EENewsEurope.
(Poznámka redakcie: presnejšie sa uvádza zloženie „Nb/AlOx/Nb“, Josephsonové kontakty sú teda zrejme zložené zo supravodivého nióbu, medzi ktorým sa nachádza oxid hlinitý?)
Ako však už iste tušíš, využitie Josephsonových kontaktov je obmedzené potrebou supravodivého materiálu. Keďže však žiadny známy (možno predsa len nejaký) materiál nie je supravodivý pri izbovej teplote, väčšinou musia byť zariadenia využívajúce tieto kontakty, respektíve supravodivé materiály chladené kvapalným héliom až na teplotu -268,95 stupňov Celzia, čo nie je zrovna lacná záležitosť, upozorňuje portál IEEESpectrum.
Napriek svojej zložitosti a teplotným obmedzeniam mikroprocesor MANA vykazuje až 80-krát väčšiu energetickú účinnosť (to aj po započítaní energie vynaloženej na jeho chladenie) ako tie najmodernejšie polovodičové procesory vyrobené 7 nm procesom.
Dôležité tu je znovu pripomenúť, že celá štruktúra je adiabatická, čo znamená, že mikroprocesor pri svojej činnosti nevyžaruje do okolia (takmer) žiadne teplo, teda nedochádza ani k žiadnej strate energie.
Samotný mikroprocesor MANA v súčasnosti dosahuje taktovaciu frekvenciu 2,5 GHz. Očakáva sa však, že ďalšie vylepšenia povedú k zvýšeniu frekvencie na 5 až 10 GHz. Hoci MANA svoje využitie neuplatní v domácnostiach v bežných stolových počítačoch, mohla by výrazne pomôcť so spotrebou energie/výkonom vo veľkých dátových centrách. Tie podľa dostupných informácií spotrebovávajú až 2 % všetkej vyrobenej energie na svete, pričom do roku 2030 má táto hodnota vzrásť až na 8 %.
Hlavný autor štúdie Christopher Ayala dokonca uvádza, že celá digitálno-komunikačná infraštruktúra v súčasnosti využíva približne 10 % všetkej elektriny a do roku 2030 to už bude závratných 50 %.
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
USA ani Rusko nemajú šancu. Čína chce na Mesiaci urobiť niečo, čo ešte nikto nedokázal
Žiadne rakety, do vesmíru nás dostanú solárne krídla. Ukázali novú družicu s revolučným pohonom
Vedci namierili Webbov teleskop na blízku planétu. Je až 50 % šanca, že tam nájdu život
Legendárne observatórium našlo stratenú planétu. Jedna vec na nej vôbec nesedí
Prelom: Vedci prvýkrát umelo vytvorili čiernu dieru. Padli im sánky, keď začala žiariť
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Veľký deň pre ľudstvo: NASA zachytila zašifrovanú správu z hlbokého vesmíru
- Odhalili desiatky podvodných e-shopov na Slovensku. Vyskúšali sme ich a neverili vlastným očiam (+zoznam)
- EÚ stráca trpezlivosť. Obľúbenej sociálnej sieti Slovákov hrozí zákaz
- Prelom: Vedci prvýkrát umelo vytvorili čiernu dieru. Padli im sánky, keď začala žiariť
- Má 1900 koní a prekoná aj monopost F1. Slávna talianska automobilka začala predávať brutálny elektromobil
-
- Veľký deň pre ľudstvo: NASA zachytila zašifrovanú správu z hlbokého vesmíru
- Odhalili desiatky podvodných e-shopov na Slovensku. Vyskúšali sme ich a neverili vlastným očiam (+zoznam)
- EÚ stráca trpezlivosť. Obľúbenej sociálnej sieti Slovákov hrozí zákaz
- Prelom: Vedci prvýkrát umelo vytvorili čiernu dieru. Padli im sánky, keď začala žiariť
- Má 1900 koní a prekoná aj monopost F1. Slávna talianska automobilka začala predávať brutálny elektromobil
-
- Veľký deň pre ľudstvo: NASA zachytila zašifrovanú správu z hlbokého vesmíru
- Veľký elektropredajca na Slovensku končí. Toto bude jeho náhrada
- Apple to dokázal. Na iPhone príde zmena, po ktorej už žiadny Android nebude dávať zmysel
- Prelom: Vedci prvýkrát umelo vytvorili čiernu dieru. Padli im sánky, keď začala žiariť
- Zem má druhý mesiac, vieme odkiaľ pochádza. Odhalil ho gigantický kráter
Podľa novej štúdie môže pacientom s Alzheimerom pomôcť rapamycín
Batman sa vracia na nečakanej platforme. Sleduj temný trailer
Ruský plynárenský koncern Gazprom sa vlani prepadol do straty
Slováci sa zbierajú pre Machalu: Chcú ho poslať do vesmíru, aby skontroloval, či je Zem guľatá
Vo Francúzsku vznikne komisia na vyšetrenie sexuálneho násilia vo filmoch
Copyright© 2024 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené