Mikroprosesor dari Superkonduktor 80 Kali Lebih Hemat Energi

Liputan6.com, Jakarta - Para peneliti dari Yokohama National University (YNU) di Jepang telah mengembangkan prototipe mikroprosesor menggunakan superkonduktor.

Protipe ini sekitar 80 kali lebih hemat energi daripada perangkat semikonduktor canggih yang ditemukan di mikroprosesor sistem komputasi berkinerja tinggi saat ini.

Dari waktu ke waktu, kebutuhan akan daya komputasi mengalami peningkatan dan ini berbanding lurus dengan penggunaan energinya.

"Infrastruktur komunikasi digital yang mendukung Era Informasi yang kita jalani saat ini menggunakan sekitar 10 persen dari listrik global," ujar Christopher Ayala, seorang profesor di YNU dan penulis utama dari penelitian ini dikutip dari rilis pers via Eurekalert, Selasa (29/12/2020).

Dalam skenario terburuk, kata Christopher, jika tidak ada perubahan mendasar dalam teknologi yang mendasari infrastruktur komunikasi yang termasuk perangkat komputasi di pusat data besar, penggunaan listrik mungkin meningkat hingga lebih dari 50 persen dari listrik global pada tahun 2030.

Menurut penelitian yang terbit di IEEE Journal of Solid-State Circuits itu, Christopher dan tim berupaya mengembangkan arsitektur mikroprosesor yang lebih hemat energi dengan menggunakan superkonduktor. Tentu, ia punya efisiensi tinggi, tetapi memang memerlukan kondisi lingkungan tertentu untuk dapat beroperasi.

Guna mengatasi masalah ini, tim mengeksplorasi penggunaan struktur elektronik digital superkonduktor yang sangat hemat energi yang disebut adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP). Ia dapat berperan sebagai sebagai blok bangunan untuk mikroprosesor berdaya sangat rendah dan berkinerja tinggi dan perangkat keras komputasi lainnya untuk pusat data dan jaringan komunikasi generasi berikutnya.

"Kami ingin membuktikan bahwa AQFP mampu melakukan komputasi berkecepatan tinggi dan hemat energi," kata Christopher, yang berhasil mendemonstrasikan prototipe mikroprosesor AQFP 4-bit bersama dengan timnya,

Demonstrasi itu, menurut Christopher, berarti bahwa AQFP mampu melakukan semua aspek komputasi, yaitu: pemrosesan data dan penyimpanan data.

Disebutkan bahwa bagian pemrosesan data dari mikroprosesor dapat beroperasi pada clock speed hingga 2,5 GHz dan itu membuatnya setara dengan teknologi komputasi saat ini.

Para peneliti berharap kemampuan ini akan meningkat menjadi 5-10 GHz karena mereka melakukan perbaikan dalam metodologi desain dan pengaturan eksperimentalnya.

"AQFP adalah perangkat elektronik superkonduktor, yang berarti bahwa kami membutuhkan daya tambahan untuk mendinginkan chip kami dari suhu ruangan hingga 4,2 Kelvin untuk memungkinkan AQFP masuk ke status superkonduktor. Namun, bahkan saat memperhitungkan overhead pendinginan ini, AQFP masih sekitar 80 kali lebih hemat energi jika dibandingkan dengan perangkat elektronik semikonduktor canggih yang ditemukan dalam chip komputer berkinerja tinggi yang tersedia saat ini," tutur Christopher.