מעבדי חישול מתוכננים במיוחד לטיפול בבעיות אופטימיזציה קומבינטורית, כאשר המשימה היא למצוא את הפתרון הטוב ביותר מתוך סט סופי של אפשרויות.
עם CMOS ICs יש צורך שהרכיבים של מעבדי חישול יהיו "מצמודים" במלואם. עם זאת, המורכבות של צימוד זה משפיעה ישירות על המדרגיות של המעבדים.
בראשותו של פרופסור טקאיוקי קאווהארה, חוקרים מאוניברסיטת טוקיו למדע, פיתחו ובחנו בהצלחה מעבד חישול ניתן להרחבה ומצויד במלואו, המשלב 4096 ספינים על לוח יחיד עם 36 שבבי CMOS.
לדברי פרופ' קווהארה, "אנחנו רוצים להשיג עיבוד מידע מתקדם ישירות בקצה, ולא בענן, או ביצוע עיבוד מקדים בקצה לענן. באמצעות ארכיטקטורת העיבוד הייחודית שהוכרזה על ידי אוניברסיטת טוקיו למדע בשנת 2020, מימשנו LSI משולב במלואו על שבב אחד באמצעות CMOS של 28nm טֶכנוֹלוֹגִיָה. יתר על כן, המצאנו שיטה ניתנת להרחבה עם שבבים הפועלים במקביל, והדגמנו את היתכנותה באמצעות FPGAs בשנת 2022."
המעבד משלב שתי טכנולוגיות שונות שפותחו באוניברסיטת טוקיו למדע. זה כולל "שיטת חוט ספין" המאפשרת 8 חיפושי פתרונות מקבילים, יחד עם טכניקה שמפחיתה את דרישות השבבים בכמחצית בהשוואה לשיטות הקונבנציונליות. גם צרכי ההספק שלו צנועים, פועלים בתדר 10MHz עם צריכת חשמל של 2.9W (1.3W לחלק הליבה). זה אושר למעשה באמצעות בעיית כיסוי קודקוד עם 4096 קודקודים.
במונחים של יחס ביצועי הספק, המעבד עשה ביצועים טובים יותר בהדמיית מערכת Ising בשילוב מלא במחשב (i7, 3.6GHz) באמצעות אמולציית חישול פי 2,306. בנוסף, הוא עלה על מעבד הליבה והשבב האריתמטי פי 2,186.
אימות המכונה המוצלח של מעבד זה מצביע על אפשרות לקיבולת מוגברת.
4096 ספינים
"בעתיד, נפתח את הטכנולוגיה הזו למאמץ מחקר משותף המכוון למערכת LSI עם כוח מחשוב של מחשב קוונטי ברמת 2050 לפתרון בעיות אופטימיזציה קומבינטורית", אומר קוואהרה, "המטרה היא להשיג זאת ללא צורך עבור מיזוג אוויר, ציוד גדול, או תשתית ענן, באמצעות זרם סמיקונדקטור תהליכים. באופן ספציפי, נרצה להשיג 2 מיליון (מיליון) ספינים עד 2030 ולחקור את היצירה של תעשיות דיגיטליות חדשות באמצעות זה."
ראה גם: השתמש במזל"טים וב-AI עבור נבטי בריסל רווחיים יותר