2399
Вперше в історії створено комп’ютер, повністю побудований з двовимірних матеріалів, який може стати основою нової ери в посткремнієвій електроніці.
Ця концептуальна ілюстрація комп’ютера, заснованого на двомірних молекулах, відображає реальне зображення скануючого електронного мікроскопа комп’ютера, виготовленого групою дослідників з Пенсильванського університету. На клавіатурі виділені клавіші з абревіатурами дисульфіду молібдену та диселеніду вольфраму, що представляють два двовимірні матеріали, які використовуються для розробки транзисторів у комп’ютері. Фото: Крішненду Мухопадх’яй / Пенсильванський університет
Дослідники з Пенсильванського університету представили 2D CMOS-комп’ютер — перший у світі процесор, створений без використання кремнію. Замість цього використано дисульфід молібдену (MoS?) і диселенід вольфраму (WSe?) — двовимірні матеріали, які мають товщину лише один атом, але зберігають стабільні електронні властивості. “Це стрибок вперед у порівнянні з траєкторією розвитку кремнію”, — підкреслив Саптарші Дас, керівник проєкту.
Виробничий процес базувався на технології MOCVD — металоорганічному хімічному осадженні з газової фази, яка дозволяє вирощувати великі площі 2D-матеріалів. Команда виготовила понад 1000 транзисторів кожного типу, що стало ключем до створення повнофункціональних логічних схем. “Ми вперше продемонстрували CMOS-комп’ютер, повністю побудований з 2D-матеріалів”, — зазначив Дас.
Комп’ютер здатен виконувати логічні операції на частоті до 25 кілогерц. Хоча це повільніше за сучасні кремнієві системи, він працює при низькій напрузі і має мінімальне енергоспоживання, що робить його перспективним для енергоефективної електроніки майбутнього. “Наш комп’ютер — це один інструкційний набір, який може виконувати базові логічні функції”, — пояснює Субір Гош, перший автор дослідження.
Успіх став можливим завдяки точному налаштуванню процесів виготовлення та постобробки транзисторів. Це дозволило відрегулювати порогові напруги для n- і p-типів транзисторів, що є критичним у CMOS-архітектурі. Раніше складні схеми на 2D-матеріалах залишалися недосяжними саме через неможливість масштабування таких елементів.
Дослідники також створили комп’ютерну модель, яка дозволяє передбачити продуктивність 2D-комп’ютера з урахуванням фізичних характеристик матеріалів. Це дає змогу порівняти його потенціал із найсучаснішими кремнієвими технологіями. “Залишаються можливості для подальшої оптимізації, але це важлива віха”, — наголосив Гош.
Попри ранню стадію розвитку, дослідники вірять у швидкий прогрес. “Кремнієва технологія розвивалася 80 років. Ми лише з 2010 року досліджуємо 2D-матеріали, але вже наближаємось до практичного використання”, — зазначив Дас. Це означає, що двовимірна електроніка може стати не просто альтернативою, а наступним кроком у мікроелектроніці.
Отже, ця робота відкриває двері до нової епохи процесорів, що поєднують надзвичайну тонкість, ефективність та масштабованість, прокладаючи шлях до інновацій у обчислювальній техніці, які ще донедавна здавались фантастикою.
Створено перший у світі комп’ютер без кремнію з’явилася спочатку на Цікавості.
