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 %.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Američania dostali „geniálny nápad". Chcú nekonečnú energiu zo Slnka aj v noci, ohrozia prírodu aj vedu
Čo ak sa Veľký tresk nikdy nestal? Vedci prišli s vysvetlením, ktoré mení všetko o vzniku vesmíru
Američania ukázali prvý prenosný jadrový reaktor na svete. Vzniká na mieste, kde sa kedysi rodila atómová bomba
Vesmír poslal záhadný signál, ktorý šokoval vedcov. Po 50 rokoch sa ozvalo niečo, čo už malo byť dávno mŕtve
1200 metrov pod pyramídami objavili 38 000 rokov staré mesto, z ktorého vedcom padla sánka
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Slováci hádžu do koša „superpotravinu“: Znižuje tlak, chráni kosti a spomaľuje starnutie
Mrazivá predpoveď expertov: Ruská armáda sa poučila z chýb. Ukrajinu čaká ešte väčšia deštrukcia
Renomovaný lekár prezradil jednoduchý trik, ktorý odhalí zdravé trávenie. Stačí ti na to potravina za pár drobných
Zlomená panva a rozdrvená tvár. Lekári varujú pred najnebezpečnejším zvykom Slovákov v aute
Seniori získajú bonus 2 000 € mesačne: Európska krajina spúšťa „aktívny dôchodok“
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Čo ak sa Veľký tresk nikdy nestal? Vedci prišli s vysvetlením, ktoré mení všetko o vzniku vesmíru
- Vesmír poslal záhadný signál, ktorý šokoval vedcov. Po 50 rokoch sa ozvalo niečo, čo už malo byť dávno mŕtve
- Vodičov pobúrili nové kontroverzné radary. Rýchlosť ti už nezmeria polícia, ale sused s mobilom
- Ľudia sa nevedia dočkať. Známa akčná séria po 12 rokoch chystá veľký návrat
- 1200 metrov pod pyramídami objavili 38 000 rokov staré mesto, z ktorého vedcom padla sánka
-
- Ľudia sa nevedia dočkať. Známa akčná séria po 12 rokoch chystá veľký návrat
- Vodičov pobúrili nové kontroverzné radary. Rýchlosť ti už nezmeria polícia, ale sused s mobilom
- Africký štát blízko Európy sa pripravuje na vojnu. Do zbraní nalejú miliardy, analytici sa chytajú za hlavy
- Vesmír poslal záhadný signál, ktorý šokoval vedcov. Po 50 rokoch sa ozvalo niečo, čo už malo byť dávno mŕtve
- Európa má miliardový poklad, ktorý nevyužíva. Milióny ton kritických surovín nám dá geopolitickú výhodu
-
- Africký štát blízko Európy sa pripravuje na vojnu. Do zbraní nalejú miliardy, analytici sa chytajú za hlavy
- Vodičov pobúrili nové kontroverzné radary. Rýchlosť ti už nezmeria polícia, ale sused s mobilom
- 1200 metrov pod pyramídami objavili 38 000 rokov staré mesto, z ktorého vedcom padla sánka
- Šéf Lamborghini odpísal elektromobily jednou vetou. Radšej urobia kompromis v obľúbenom pohone
- Ľudia sa nevedia dočkať. Známa akčná séria po 12 rokoch chystá veľký návrat
Po ruských dronoch prichádza tvrdá odpoveď. Británia predlžuje svoju misiu nad Poľskom
Británia posiela Ukrajine technológiu, ktorá mení vojnu. Na fronte pribúdajú tisíce dronov denne
Ak máš tohto operátora, máš to najlepšie na Slovensku. 5G sieť zasahuje už viac než 5 miliónov ľudí
Fosílne palivá ich devastujú a musia konať rýchlo. Dôležitý spojenec Západu sa musí rozhodnúť
Kľúčový ľad planéty sa stráca alarmujúcou rýchlosťou. Vedci hovoria o predčasnej katastrofe
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP