零電阻超導微處理器
根據最近的估計，數據中心現在消耗全球電力的2%，這一數字預計在10年內將攀升至8%。為了扭轉這一趨勢，科學家們正在考慮新的方法來簡化數據中心的微處理器。日本研究人員將這一想法推向了極致，創造了一種零電阻超導微處理器。
超導微處理器可以為更節能的計算能力提供一種潛在的解決方案，但ieee固態電路報告稱，新設計目前需要10開爾文(或-263攝氏度)以下的超冷溫度。研究人員發明的絕緣超導微處理器原則上不會在計算過程中從系統中獲得或損失能量。
這種新的微處理器原型稱為MANA(單絕緣集成體系結構)，是世界上第一個絕緣超導體微處理器。它由超導鈮組成，依賴于稱為絕緣量子通量參數電子(AQFP)的硬件組件。每個AQFP由幾個支持能量不足的超導電子器件的快速約瑟夫森結開關組成。MANA微處理器由2萬多個約瑟夫森結(或超過10000 AQFP)組成。
研究人員解釋說，用于制造微處理器的AQFP已被優化為絕緣運行，將從電源中提取的能量恢復到相對較低的時鐘頻率(最高可達10 GHz)。這個數字遠低于傳統超導電子中數百千兆赫茲的頻率。但這并不意味著MANA已經達到10 GHz的速度。實驗表明，MANA的數據處理部分可以以2.5GHz的時鐘頻率運行，這使得它可以與當今的計算技術媲美。
基于鈮的微處理器的入門價格取決于低溫和將系統冷卻到超導溫度的能源成本。然而，即使考慮到冷卻成本，AQFP仍然比先進的半導體電子產品(如7納米翅片式場效應晶體管)高出約80倍的能源效率。由于MANA微處理器需要液氦水平的低溫，所以它更適合使用低溫冷卻系統的大型計算基礎設施，如數據中心和超級計算機。
數據中心是分布在信息高速公路上的交通樞紐。隨著我們對互聯網依賴程度的加深，數據中心的發展也突飛猛進。以中國為例，據統計，近年來國內數據中心發展迅速，在數量和規模上年增長率超過20%。然而，數據中心的高能耗也是一個眾所周知的問題。綠色、智能化、簡約是未來10年的發展趨勢。雖然最新的超導微處理器需要低溫運行，但它仍然為提高數據中心的能源效率提供了重要的途徑。
