El gigante tecnológico del que probablemente nunca hayas oído hablar quiere poner un centro de datos en una caja de zapatos usando 1.000 chips superconductores 3D: a 20 exaflops, sería 20 veces más rápido que la supercomputadora más poderosa de la Tierra.
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 en los métodos informáticos tradicionales.
Su solución, detallada en Espectro IEEE revista de ingeniería, implica explotar las propiedades fundamentales de los superconductores para reducir significativamente el consumo de energía, creando así un procesador superconductor innovador.
Esta prometedora tecnología ha estado en desarrollo durante algunos años y utiliza técnicas de fabricación CMOS estándar que potencialmente podrían ofrecer una potencia informática cien veces más eficiente energéticamente que los mejores chips actuales, y que podrían “conducir a una computadora que adapte los recursos informáticos de una fuente de datos”. centro 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 ha pasado del uso de 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 la temperatura de funcionamiento ideal, 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 informáticos directamente uno encima del otro, reduciendo la huella física y preservando las ganancias de densidad proporcionadas por la Ley de Moore.
Imec estima que una pila de 100 placas superconductoras, cada una con unidades de procesamiento superconductoras (SPU), pilas de memoria SRAM y DRAM superconductoras y alojadas en un entorno de refrigeración del tamaño de una caja de zapatos que mide 20 x 20 x 12 centímetros, puede ejecutar la impresionante cifra de 20 exaflops en BF16. formato numérico. Esto es 20 veces la capacidad de la supercomputadora más poderosa que existe actualmente (Frontier en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, Tennessee), y consume un total de 500 kilovatios de energía. También ofrece 100 veces el nivel de eficiencia energética.
La innovación de Imec no pretende reemplazar 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, además de integrarse 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 sectores como la agricultura, la atención médica y la energía.
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