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美國投資1500萬，支持這種技術顛覆傳統(tǒng)芯片
美國投資1500萬，支持這種技術顛覆傳統(tǒng)芯片
來源:半導體行業(yè)觀察
南加州大學維特比工程學院的一個團隊正在領導這項工作，它的名字是DISCOVER，這是一個相當有趣的首字母縮略詞，代表超越Exascale實現(xiàn)的風險投資的超導計算的設計和集成。
顧名思義，科學家們正在尋求使用超導材料作為當今半導體的替代品，以開發(fā)新型的超高速和高能效集成電路，以實現(xiàn)可持續(xù)和大規(guī)模的百億億次計算。
創(chuàng)造每秒可提供超過1exaflop或1quintillion浮點運算的超級計算機一直是美國和包括中國在內(nèi)的國家的一項重要戰(zhàn)略目標，因為它們可以顯著加快關鍵研究項目的速度，從藥物發(fā)展到氣候變化模型。
然而，有一個擔憂是，今天設計和制造硅處理器的方法將碰壁，并且不再能夠充分擴展以提供exaflop后的性能，因此需要像超導體研究這樣的東西來有望克服這一技術障礙。
NSF負責計算和信息科學與工程的助理主任MargaretMartonosi表示，周五宣布授予DISCOVER的1500萬美元獎金，旨在“支持在后摩爾定律時代為計算系統(tǒng)設想未來材料的努力”。
DISCOVER的工作需要開發(fā)完整的硬件和軟件系統(tǒng)，“能夠設計、優(yōu)化和演示新型超導器件、單通量量子邏輯電路以及具有非常高性能和超高能效的超導系統(tǒng)，接近能量的理論極限效率?！?br/>
更具體地說，該團隊專注于使用基于鈮的約瑟夫森結的芯片，該器件由兩種超導材料組成，通過非超導材料連接。這些設備只能在4.2開爾文（等于-452華氏度或-269攝氏度）的超低溫下運行，并且它們“通過在超導回路中產(chǎn)生或消除持續(xù)電流”來存儲0和1的邏輯值。
正如DISCOVER所述，這些超導回路的真正巧妙之處在于它們“表現(xiàn)出零電阻，因此不會損失能量”。這是超導芯片對計算能效產(chǎn)生如此驚人影響的一個重要原因。
前路漫漫
對他們來說，未來有大量的工作要做，因此DISCOVER正在南加州大學維特比團隊和其他幾所大學的研究人員之間進行分工，其中包括阿拉巴馬州的奧本大學、紐約的康奈爾大學、波士頓的東北大學、西北大學伊利諾伊州、紐約羅切斯特大學和日本橫濱國立大學。
USCViterbi團隊將專注于為廣泛的應用開發(fā)超導電路和架構，包括通用處理器、神經(jīng)網(wǎng)絡加速器和量子計算機的經(jīng)典控制系統(tǒng)。
另一方面，其他大學研究人員將與USCViterbi團隊合作，實現(xiàn)“低溫計算核心超導系統(tǒng)的設計和原型設計”，該系統(tǒng)帶有令人難以置信的酷炫SuperSoCC首字母縮寫詞。
SuperSoCC的工作將涉及新型材料和設備、片上存儲器設計以及允許SuperSoCC與室溫電子設備交互的接口。
DISCOVER認為，SuperSOCC的能效比使用硅基CMOS晶體管制造的傳統(tǒng)芯片至少高100倍，同時提供與“最先進的”多核半導體芯片相同水平的性能。另一方面，該團隊認為SuperSoCC可以在與基于CMOS的芯片相同的能量水平下提供至少100倍的性能。
值得注意的是，DISCOVER表示，盡管SuperSOCC需要低溫冷卻的能源成本，但這些主要收益是可能的。
最終，DISCOVER希望“賦能新一代多樣化的工程師和企業(yè)家，他們將把超導設備和電路帶入高性能計算的主流”。
領導DISCOVER的南加州大學教授和綠色計算專家馬蘇德·佩德拉姆(MassoudPedram)表示：“隨著基本的CMOS擴展極限近在咫尺，探索新興顛覆性計算技術的時機已經(jīng)成熟。”
