Российская микросхема способна уменьшить энергопотребление суперкомпьютеров в миллион раз

Новость в соцсетях
  •  
  •  
  •  
  •  

Cray XK6Учёные НИИЯФ и физического факультета МГУ разработали новую сверхпроводниковую микросхему биСКВИД, которая позволит уменьшить энергопотребление суперкомпьютеров в миллион раз.

Высокое энергопотребление современных суперкомпьютеров – сложная проблема, стоящая на пути их дальнейшего развития. Это не только значительные затраты энергии, но и выделение огромного количества тепла, требующего сильного охлаждения компьютеров до рабочих температур.

Современные процессоры по количеству выделяемого тепла вполне можно сравнить с жарочной поверхностью. За 11 минут даже на обычном работающем процессоре Athlon XP1500+ обычного персонального компьютера можно пожарить яйцо.

пожарить яичницу на процессоре

жаровня на процессоре

Тысячи процессоров одного суперкомпьютера превращают его в огромную жаровню, на которой можно пожарить тонны яиц. Но если для жаровни это полезное свойство, ради которого она и существует, то для компьютера — серьезная проблема, говорящая о низкой эффективности использования энергии в современных вычислительных приборах.

Уже сейчас в среднем каждый из суперкомпьютеров топ-500 потребляет около 0,5 МВт, что сопоставимо с потреблением небольшого микрорайона.

При сохранении существующих темпов роста производительности для работы одного суперкомпьютера следующего поколения потребуется порядка 500 МВт. Это мощность целого энергоблока ВВЭР-440 на Нововоронежской или Кольской АЭС.

Недавно специалисты НИИЯФ МГУ и Института физики твердого тела РАН разработали новый базовый элемент ячейки памяти суперкомпьютера – джозефсоновский контакт с ферромагнитным материалом (SIsFS контакт), в котором между сверхпроводящими электродами S размещены тонкие слои изолирующего I, сверхпроводящего s и ферромагнитного F материалов. Таким способом удалось решить важную проблему несовместимости сверхпроводимости и ферромагнетизма. Это изобретение открывает путь к созданию компактной и быстрой сверхпроводниковой памяти.

Схема джозефсоновского контакта с ферромагнетиком SIsFS: сверхпроводник (S)-изолятор (I)-сверхпроводник (s)-ферромагнетик (F)-сверхпроводник (S). Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/24054/ (Наука и жизнь, Российская микросхема может уменьшить энергопотребление суперкомпьютеров в миллион раз)

Схема джозефсоновского контакта с ферромагнетиком SIsFS: сверхпроводник (S)-изолятор (I)-сверхпроводник (s)-ферромагнетик (F)-сверхпроводник (S).

Чтобы добиться радикального уменьшения энергопотребления, российские учёные предложили новую сверхпроводниковую обратимую схему для логических элементов суперкомпьютера. В её состав входят три джозефсоновских контакта, один из которых контакт с ферромагнетиком (SIsFS).

Сверхпроводниковая обратимая схема для логических элементов суперкомпьютера биСКВИД. J1, J2 – джозефсоновские контакты, J3 – джозефсоновский контакт с ферромагнетиком.

Сверхпроводниковая обратимая схема для логических элементов суперкомпьютера биСКВИД. J1, J2 – джозефсоновские контакты, J3 – джозефсоновский контакт с ферромагнетиком.

Наименование «биСКВИД» произошло от аббревиатуры «СКВИД» – сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство, обладающее уникальной чувствительностью к магнитному полю. Приставка «би» отражает объединение функций двух СКВИДов в одной схеме.

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

По материалам НИИЯФ

Читайте также: