Tietotekniikan arvioidaan kuluttavan 20 prosenttia kaikesta energiankulutuksesta Yhdysvalloissa tämän vuoden loppuun mennessä, joten ongelma vaatii uudenlaisia ratkaisuja. Ryhmä tutkijoita Japanista ja Yhdysvalloista on kehittänyt tekniikkaa, joka pienentää piirien tehonkulutusta samalle kun se kasvattaa niiden tehokkuutta.
Tutkimusryhmä käytti digitaalista logiikkaprosessia nimeltään AQFP (Adiabatic Quantum-Flux-Parametron). Logiikan ideana on, että siinä tasavirta tulisi korvata vaihtovirralla. Vaihtovirta toimii sekä kellosignaalina että teholähteenä - kun virta vaihtaa suuntaa, se ilmoittaa seuraavan vaiheen laskennalle.
Logiikka voisi tutkijoiden mukaan parantaa perinteisiä tekniikoita tällä hetkellä jo saatavilla olevilla valmistusprosesseilla. - Tähän asti ei kuitenkaan ole ollut systemaattista, automaattista synteesikehystä, jolla korkean tason logiikkakuvaukset käännetään AQFP-suunnittelujen verkkolistoiksi, toteaa Yokohaman yliopiston apulaisprofessori Olivia Chen.
Lopullisena tavoitteena tutkijoilla on täysin automaattisen suunnittelumenetelvuon kehittäminen, jotta voidaan suunnitella mahdollisimman tehokkaita AQFP-piirejä.
Tällaiset Josephson-liitokseen perustuvat suprajohdinlogiikkaperheet ovat laajalti tunnettuja alhaisesta energiahäviöistään ja erittäin nopeasta kytkentänopeudesta. Niitä on ehdotettu ja toteutettu analogisten ja digitaalisten signaalien käsittelemiseksi jo vuosikymmenien ajan.
Likharevin, O. Mukhanovin ja V. Semenovin vuonna 1985 ehdottama RSFQ-logiikka (Rapid-Single-Flux-Quantum) on johtava tekniikka useiden vaihtoehtoisten suprajohtavien elektronisten piirirakenteiden joukossa. RSFQ-pohjaiset logiikkapiirit voivat toimia satojen gigahertsien kellotaajuudella erittäin alhaisella kytkentäenergialla suprajohtavissa piireissä.
RSFQ ja sen eri variaatioiden tehonkulutukset eivät Scientific Reportsissa julkaistun tutkimuksen kirjoittajia tutkijoita kuitenkaan tyydyttäneet. Nyt tutkijat pystyivät osoittamaan, että AQFP voi vähentää energiankulutusta kaksi kertaluokkaa perinteiseen puolijohdetekniikkaan verrattuna. Näin, vaikka suprapiirien vaatima jäähdytysenergiakin otetaan huomioon.
Syntetisoitu porttitasolla liukuhihnamainen AQFP-tekniikka voi saavuttaa aina viiden gigahertsin kellotaajuudet, mikä on korkeampi kuin CMOS-piireissä ja järjestelmissä tällä hetkellä.
- Tutkijoiden nyt saamat tulokset osoittavat AQFP-tekniikan ja sovellusten potentiaalin laajamittaisissa, korkean suorituskyvyn energiatehokkaassa laskennassa, Chen kommentoi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 3.10.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
