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2024-05-25 18:54:37
加速する計算需要（そう、AI です）による世界のエネルギー資源への負担に対抗するため、研究機関 imec は従来の計算方法からの根本的な転換を提案しています。
その解決策の詳細は IEEE スペクトラム エンジニアリング マガジンに掲載されたこの論文は、超伝導体の基本的な特性を活用してエネルギー消費を大幅に削減し、革新的な超伝導プロセッサを開発するというものです。
この有望な技術はこれまで数年にわたって開発が進められており、標準の CMOS 製造技術を使用しており、今日の最高のチップよりも 100 倍もエネルギー効率の高い計算能力を提供できる可能性があり、「データ センターに相当する計算リソースを靴箱サイズのシステムに収めたコンピューター」の実現につながる可能性があります。
20エクサフロップス
Imec の研究では、CMOS エンジニアとフルスタック開発チームの緊密な連携のもと、新しい種類のプロセッサをゼロから設計しました。
Imec は、超伝導材料としてニオブを使用する代わりに、CMOS 製造で使用される温度に耐えても超伝導機能を失うことがない関連化合物であるニオブチタン窒化物に切り替えました。
結果として得られた AI プロセッサ向けに最適化された超伝導チップは、一般的な 3D CMOS システム オン チップに似ています。ただし、大きな違いの 1 つは、最適な動作温度 (4 ケルビン近く) を確保するために、チップの大部分を液体ヘリウムに浸す必要があることです。
従来の CMOS チップと比較すると、超伝導体は熱の形でエネルギーのほんの一部しか放散しません。この特徴により、計算チップを直接積み重ねることが可能になり、ムーアの法則によってもたらされた密度の向上を維持しながら、物理的なフットプリントを削減できます。
Imec は、超伝導処理ユニット (SPU)、超伝導 SRAM、および DRAM メモリ スタックをそれぞれ備え、20 x 20 x 12 センチメートルの靴箱サイズの冷却環境に収容された 100 枚の超伝導ボードのスタックは、BF16 数値形式で驚異の 20 エクサフロップスを実行できると見積もっています。これは、合計 500 キロワットの電力を消費する、現在存在する最も強力なスーパーコンピューター (テネシー州オークリッジ国立研究所の Frontier) の 20 倍の能力です。また、エネルギー効率も 100 倍のレベルです。
Imec のイノベーションは、既存の CMOS コンピューティング技術を置き換えるのではなく、むしろ補完することを目的としている。研究所の研究者は、この技術が AI と機械学習を促進し、量子コンピューターとシームレスに統合されると考えている。
超伝導デジタル技術によってデータセンターの設置面積が縮小されたことで、これらのシステムを対象アプリケーションの近くに配置できるようになり、最終的には農業、医療、エネルギーなどの業界で大きな進歩がもたらされます。
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