超导微芯片需要在超低温环境下才能正常工作,虽然为芯片提供降温制冷需要消耗大量能源,但与传统芯片相比总体能耗大幅缩减。

日前,日本横滨国立大学的研究人员开发出了一种应用超导体器件的微芯片原型机“MANA”。该芯片具备超导材料在低温环境下电阻接近于零的特性,其能效达到当今高性能计算芯片中顶级半导体器件的80倍。

这项新发明名为“绝热量子通量参变器”(AQFP),用其组装的微芯片能在维持高性能的同时实现超低能耗,适用于下一代数据中心和通讯网络。

据悉,该团队研发超导体微芯片的初衷是为了降低因数据运算产生的巨额能耗。

据日本横滨国立大学副教授Christopher Ayala表示,“身处信息时代,数字通信基础设施至关重要,其能耗几乎占到全球电力的10%。研究表明,如果不从根本上改变通信基础技术,改善大型数据中心的计算硬件或通信网络的电子驱动设备,截止到2030年,数字通信基础设施的能耗最多将占全球用电量的50%以上”。

如此巨大的耗电量不仅会让用户难以承受,对于环境也是巨大的负担。

对此,研究小组表示:“AQFP是一种超导体电子设备,只有将芯片温度降至4．2K(即-268．95℃),AQFP才能进入超导状态。然而,即便算上降温的能耗,AQFP的能效仍然是当今高性能计算芯片中顶级半导体器件的80倍。”