Para contrarrestar la presión sobre los recursos energéticos globales debido a las crecientes demandas computacionales (sí, IA, te estamos mirando), el instituto de investigación imec sugiere un cambio radical que se aleje de los métodos informáticos tradicionales.
Su solución, detallada en Espectro IEEE revista de ingeniería, implica explotar las propiedades fundamentales de los superconductores para reducir en gran medida el consumo de energía, creando así un procesador superconductor innovador.
Esta prometedora tecnología ha estado en desarrollo durante un par de años hasta ahora y utiliza técnicas de fabricación CMOS estándar que potencialmente pueden ofrecer potencia informática cien veces más eficiente energéticamente que los mejores chips actuales, y que podrían “conducir a una computadora que se ajuste los recursos informáticos de un centro de datos en un sistema del tamaño de una caja de zapatos”.
20 exaflops
La investigación de Imec implicó diseñar un nuevo tipo de procesador desde cero, con una estrecha colaboración entre ingenieros de CMOS y equipos de desarrollo completos.
Imec pasó de utilizar niobio como material superconductor al compuesto relacionado nitruro de niobio y titanio, ya que puede soportar las temperaturas utilizadas en la fabricación de CMOS sin perder sus capacidades superconductoras.
El chip superconductor resultante, optimizado para procesadores de IA, se asemeja a un típico sistema en chip 3D CMOS. Sin embargo, una diferencia significativa es que la mayor parte del chip debe sumergirse en helio líquido para garantizar una temperatura de funcionamiento óptima, cercana a los 4 Kelvin.
En comparación con los chips CMOS convencionales, los superconductores disipan sólo una fracción de la energía en forma de calor. Esta característica permite la posibilidad de apilar chips computacionales directamente uno encima del otro, reduciendo la huella física y preservando al mismo tiempo las ganancias de densidad provocadas por la Ley de Moore.
Imec estima que una pila de 100 placas superconductoras, cada una con unidades de procesamiento superconductor (SPU), pilas de memoria SRAM y DRAM superconductoras y alojadas en un entorno de refrigeración del tamaño de una caja de zapatos de 20 x 20 x 12 centímetros, puede realizar la asombrosa cifra de 20 exaflops en BF16. formato numérico. Esto es 20 veces la capacidad de la supercomputadora más potente que existe actualmente (Frontier en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Tennessee), que consume un total de 500 kilovatios de energía. También ofrece 100 veces el nivel de eficiencia energética.
La innovación de Imec no pretende sustituir las tecnologías informáticas CMOS existentes, sino más bien complementarlas. Los investigadores del instituto creen que la tecnología impulsará la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, y se integrará perfectamente con las computadoras cuánticas.
La menor huella del centro de datos, posible gracias a la tecnología digital superconductora, permitirá que estos sistemas se coloquen más cerca de sus aplicaciones objetivo, lo que en última instancia generará avances colosales en industrias como la agricultura, la atención médica y la energía.
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2024-05-25 18:54:37
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