Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Пятница, 9 декабря
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика

Итоги Форума и премии «Живая электроника России - 2016»


Интервью, презентации

Ранее

Google, Apple и Facebook переходят на «чистую» электроэнергию

Google, Apple и Facebook все более прогрессируют в обеспечении своей работы в сети Интернет за счет энергии, полученной из экологически безопасных источников, сообщает Greenpeace.

«Суперняшный» электронный гаджет «Щаоми» будет стоить менее доллара

Компания Xiaomi планирует выпустить миниатюрное устройство под названием Xiaomi MiKey. Что интересно, Xiaomi MiKey практически полностью копирует другое устройство с программируемой встроенной кнопкой Pressy, о котором СМИ сообщали в прошлом году.

На мировом чемпионате роботов Россия завоевала 5 медалей

На чемпионате мира среди роботов две российских команды заняли 5 место в общекомандном зачете и привезли домой 5 медалей. По словам тренера питерской команды, несколько коллективов не смогли приехать на чемпионат из-за отсутствия спонсорской поддержки.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

9 апреля 2014

В МГУ и НИИЯФ создают инновационную микросхему, использующую сверхпроводимость

Инновационные микросхемы БиСКВИД в перспективе позволят уменьшить на 6 порядков энергопотребление суперкомпьютеров.

У

ченые НИИЯФ и физфака МГУ разработали новую микросхему биСКВИД, которая может быть использована для логических элементов суперкомпьютера. В микросхеме использован материал, электрическое сопротивление которого равняется нулю. Вполне вероятно, что изобретение даст возможность уменьшить на 6 порядков энергопотребление суперкомпьютеров.

Ранее теми же учеными была создана микросхема с аналогичным названием, предназначенная для высоколинейных низкошумящих усилителей и сверхпроводниковых высоколинейных детекторов магнитного поля.

«Сам биСКВИД был предложен нами ранее совместно с Виктором Корневым, профессором физического факультета, и использовался в устройствах аналоговой сверхпроводниковой электроники. Новость заключается в том, что в нем сейчас используется джозефсоновский контакт с ферромагнетиком, и схема применяется для обратимых вычислений», – рассказал Игорь Соловьев, старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ.

Наименование «биСКВИД» было образовано от аббревиатуры «СКВИД» (от английского SQUID – Superconducting Quantum Interference Device) – то есть сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство, которое обладает уникальной чувствительностью к магнитному полю. Что касается приставки «би» в названии, то она отражает использование в одной схеме функций двух СКВИДов.

Обратимая сверхпроводниковая схема для логических элементов суперкомпьютеров биСКВИД. J1, J2 – джозефсоновские контакты, J3 (голубой цвет) – джозефсоновский контакт с ферромагнетиком

Как известно, значительное энергопотребление современных суперкомпьютеров считается большой проблемой на пути их развития. Согласно оценкам ученых, увеличение производительности суперкомпьютеров теми же темпами, что и сегодня, может привести к тому, что для работы всего лишь одного суперкомпьютера следующего поколения понадобится персональный блок АЭС.

«Энергопотребление зависит от ряда факторов, включая принципы реализации логических операций и выбор материалов, используемых для создания микросхем», – объясняет Николай Кленов, доцент физического факультета МГУ.

Процессы, которые протекают во всех современных компьютерах, как персональных, так и суперкомпьютерах, отличаются необратимостью. На практике это значит, что часть информации пропадает в процессе вычислений, то есть мы не можем узнать, что было на входе, на основе полученных на выходе данных. Эта потеря информации сопровождается энергопотерями и увеличением температуры вычислительной машины, что было описано в работе Р. Ландауэра еще в 1961 г. Применение полупроводниковых материалов, имеющих электрическое сопротивление, приводит также к тому, что вычисления сопровождаются потерей электроэнергии и разогревом. Для работы компьютера нужно не только обеспечить компенсацию потери энергии, но и охладить до рабочей температуры микросхемы. Удачным выходом из этой ситуации может стать применение обратимых логических операций, проходящих без потери информации, а также создание микросхем компьютера с применением сверхпроводящих материалов.

Стоит упомянуть, что недавно ученые Японии и США экспериментально доказали, что энергопотребление обратимых сверхпроводниковых схем может быть ниже, чем потребление существующих полупроводниковых аналогов более чем на 6 порядков. При этом энергопотребление микросхем существующей сверхпроводниковой цифровой электроники ниже только на 3 порядка. Однако исследуемые учеными сверхпроводниковые схемы были, по сути, слишком громоздки по меркам современных нанотехнологий, что препятствует созданию суперкомпьютера на их основе.

В ходе решения этой проблемы сотрудники лаборатории физики наноструктур НИИЯФ МГУ под руководством Михаила Куприянова, совместно с коллегами из физфака МГУ приступили к созданию новых обратимых сверхпроводниковых схем. Недавно они создали базовый элемент ячейки памяти для суперкомпьютера – т.н. джозефсоновский контакт с ферромагнитным материалом. Благодаря этому изобретению можно рассчитывать на появление энергоэффективной и компактной сверхпроводниковой памяти, отсутствие которой стало существенным препятствием для практического применения имеющейся сегодня сверхпроводниковой цифровой технологии. Но логические операции, задействованные в этой технологии, необратимы, а, следовательно, схемы обладают невысокой энергоэффективностью.

Для того чтобы радикально уменьшить энергопотребление, ученые НИИЯФ и физического факультета МГУ на этот раз предложили новую обратимую сверхпроводниковую схему для логических элементов суперкомпьютера. В составе схемы имеются три джозефсоновских контакта, причем один из них – контакт с ферромагнетиком, предложенный ранее.

Вид постоянной составляющей профиля потенциала новой обратимой схемы биСКВИДа с использованием джозефсоновского  контакта с ферромагнетиком. Применение ферромагнетика обеспечивает в процессе передачи информации существование эквипотенциальных траекторий эволюции системы (показаны серыми стрелками), которые минимизируют энерговыделение

«Применение ферромагнетиков в сверхпроводниковых обратимых схемах дает возможность значительно упростить их конструкцию, уменьшить размер и обеспечить адиабатическое протекание процесса обработки информации, – говорит Игорь Соловьев, старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ. – По степени интенсивности энерговыделения процессы, протекающие в современных компьютерах и в предлагаемой нами схеме, можно сравнить с бурным течением горной реки на многочисленных порогах и с тихим, почти незаметным с виду, течением широкой, полноводной реки на равнине».

Ученым осталось проверить свое изобретение экспериментально. Если будет выделено необходимое финансирование, лабораторные испытания могут пройти уже в текущем году.

Читайте также:
Физики нашли способ превратить графен в сверхпроводник
Графит заподозрили в сверхпроводимости при комнатной температуре
В России совершен прорыв в области квантовых компьютеров
Сверхпроводящий квантовый компьютер становится реальнее
Японскому суперкомпьютеру понадобилось 40 минут для моделирования «секунды работы человеческого мозга»
Китайский суперкомпьютер признали самым мощным в мире
Мощнейший в мире суперкомпьютер построен на графических процессорах
Разработанный в России суперкомпьютер с жидкостным охлаждением бьет рекорды энергоэффективности

Источник: Sinp.msu.ru

Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать







 
 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2016 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты