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
Hawking mal naozaj pravdu. Desivý jav zničí celý vesmír
Prelom v medicíne: Našli baktériu, ktorá „žerie“ rakovinu
Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
Neverili vlastným očiam: Vedci v horách našli záhadné ruiny stratenej civilizácie
Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Slováci ich „hltajú“ ako lentilky: Kardiológ odhalil doplnky, ktoré vedú k neplodnosti, zlyhaniu pečene a predčasnej smrti
50-tisíc Rusov na fronte, letná ofenzíva v troskách: Korupcia ničí armádu, Ukrajinci chystajú tvrdý protiútok
Obľúbené jedlo spôsobuje nočné mory, potvrdili vedci. Po stáročiach vyriešili záhadu ľudovej múdrosti
Pohodlie ťa môže vyjsť draho: Za nevinný zvyk pri parkovaní ti hrozí pokuta až 150 eur
NÁROČNÝ KVÍZ: Iba 10 % Slovákov odpovie správne na všetky otázky. Prever svoje znalosti z chémie
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- iPhone stráca lesk. Slováci už nechcú míňať za mobily 1000 eur a našli si nového miláčika
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Vymenil som svoje smart hodinky za „Čínu“ a ostal som zarazený. Najväčší predsudok Slovákov je dávno preč
-
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
- Najlepší film Marvelu posledných rokov je konečne online. Aj so slovenským dabingom
-
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
Dôležitý satelit za 88 miliónov dolárov zmizol. Jeff Bezos aj vedci ostali v šoku
Elektrické Volvá sa nepredávajú. Firma musí škrtať a prehodnocovať budúcnosť
Český premiér sa vzbúril proti novému návrhu EÚ: Súčasné ciele stačia, ďalšie nás ekonomicky zruinujú
Česko bičuje historické sucho. Meteorológovia prepisujú 60-ročné rekordy
ZSE spustilo letnú bombu: Slováci si môžu elektromobily nabiť zadarmo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP