根據最近的(de)一項估計，目前數據中心的(de)耗能已高(gāo)達全球電力的(de)2％，這(zhè)一數字在10年内有望攀升到8％。爲逆轉這(zhè)種趨勢，科學家們正考慮以全新的(de)方式簡化(huà)數據中心的(de)微處理(lǐ)器。日本研究人(rén)員(yuán)将這(zhè)一想法發揮到了(le)極緻，創建了(le)一種電阻爲零的(de)超導微處理(lǐ)器。

 

 

       《IEEE固态電路》雜(zá)志報道，這(zhè)種超導微處理(lǐ)器可(kě)爲更高(gāo)能效的(de)計算(suàn)能力提供潛在的(de)解決方案，但新設計目前需要低于10開爾文（或—263℃）的(de)超冷(lěng)溫度。研究人(rén)員(yuán)創建的(de)這(zhè)種絕熱(rè)超導微處理(lǐ)器，從原理(lǐ)上講，在計算(suàn)過程中不會從系統中獲得(de)或損失能量。

 

 

       這(zhè)個(gè)新的(de)微處理(lǐ)器原型稱爲MANA（單絕熱(rè)集成體系結構），是世界上第一個(gè)絕熱(rè)超導體微處理(lǐ)器。它由超導铌組成，并依賴于稱爲絕熱(rè)量子通(tōng)量參量電子（AQFP）的(de)硬件組件。每個(gè)AQFP由幾個(gè)快(kuài)速作用(yòng)的(de)約瑟夫森結開關組成，這(zhè)些結開關隻需很少的(de)能量即可(kě)支持超導體電子設備。MANA微處理(lǐ)器總共由2萬多(duō)個(gè)約瑟夫森結（或1萬多(duō)個(gè)AQFP）組成。

 

 

       研究人(rén)員(yuán)解釋說，用(yòng)于構建微處理(lǐ)器的(de)AQFP已經過優化(huà)，可(kě)以絕熱(rè)運行，從而可(kě)在相對(duì)低的(de)時(shí)鐘(zhōng)頻(pín)率（高(gāo)達10GHz左右）下(xià)恢複從電源中汲取的(de)能量。與傳統超導電子産品數百吉赫茲的(de)運行頻(pín)率相比，這(zhè)個(gè)數字要低得(de)多(duō)。但這(zhè)并不意味著(zhe)MANA達到了(le)10GHz的(de)速度。實驗顯示，MANA的(de)數據處理(lǐ)部分(fēn)可(kě)在高(gāo)達2.5GHz的(de)時(shí)鐘(zhōng)頻(pín)率下(xià)運行，這(zhè)使其與當今的(de)計算(suàn)技術相當。

 

 

       這(zhè)種铌基微處理(lǐ)器的(de)入門價格取決于低溫和(hé)将系統冷(lěng)卻至超導溫度的(de)能源成本。不過，即使将冷(lěng)卻成本計算(suàn)在内，與最先進的(de)半導體電子設備（如7納米鳍式場(chǎng)效應晶體管）相比，AQFP的(de)能源效率仍然高(gāo)出約80倍。由于MANA微處理(lǐ)器需要液氦水(shuǐ)平的(de)低溫，因此它更适合于使用(yòng)低溫冷(lěng)卻系統的(de)大(dà)規模計算(suàn)基礎架構，例如數據中心和(hé)超級計算(suàn)機。

 

 

       總編輯圈點

 

 

       數據中心是分(fēn)布在信息高(gāo)速公路上的(de)一個(gè)個(gè)交通(tōng)樞紐。随著(zhe)我們對(duì)互聯網的(de)依賴程度日益加深，數據中心的(de)發展也(yě)突飛(fēi)猛進。以中國爲例，據統計，近年來(lái)國内數據中心發展迅猛，在數量和(hé)規模上都呈20%以上的(de)年增長(cháng)。但數據中心耗能高(gāo)也(yě)是“知名難題”，綠色化(huà)、智能化(huà)、簡易化(huà)是它在未來(lái)10年的(de)發展趨勢。最新問世的(de)超導微處理(lǐ)器雖需低溫運行，卻依然爲提升數據中心能源效率提供了(le)重要思路。