Американські вчені з Університету штату Пенсільванія вперше у світі розробили комп’ютер, у якому повністю відмовились від традиційного кремнію, використавши замість нього двовимірні матеріали. Цей проривний пристрій базується на дисульфіді молібдену для транзисторів n-типу та диселеніді вольфраму для транзисторів p-типу. Обидва матеріали демонструють стабільність електронних характеристик навіть при атомарній товщині, що робить їх перспективними для подальшого розвитку обчислювальної техніки.
Про це розповідає ProIT
Особливості нової технології та виробництва
Інженери відзначають, що одним із ключових викликів при створенні комп’ютера на двовимірних матеріалах є необхідність забезпечення спільної роботи напівпровідників n- та p-типу, як цього вимагає технологія CMOS. Для виготовлення пристрою було застосовано метод хімічного осадження з парової фази металорганічних сполук. В результаті вдалося виростити великі листи дисульфіду молібдену й диселеніду вольфраму, а також виготовити понад тисячу транзисторів кожного типу. Дослідники змогли точно налаштувати порогову напругу обох типів транзисторів через коригування етапів виробництва та подальшої обробки електронних компонентів.
«Кремній протягом десятиліть сприяв видатним досягненням у галузі електроніки, дозволяючи безперервно зменшувати польові транзистори. Однак у міру зменшення розмірів кремнієвих пристроїв їхня продуктивність починає погіршуватися. Двовимірні матеріали, навпаки, зберігають свої виняткові електронні властивості при атомній товщині, що відкриває перспективний шлях вперед», — пояснює профессор Саптарші Дас.
Перші результати та перспективи розвитку
За словами авторів проєкту, розроблений 2D CMOS-комп’ютер працює при низькій напрузі живлення, вирізняється мінімальним енергоспоживанням і вже здатен виконувати прості логічні операції на частотах до 25 кілогерц. Попри те, що пристрій поступається за швидкодією класичним кремнієвим комп’ютерам, він демонструє можливість здійснювати базові логічні обчислення з використанням одного типу інструкцій. Також дослідники створили обчислювальну модель, відкалібровану за експериментальними даними, яка дозволяє прогнозувати продуктивність нового комп’ютера і порівнювати її з сучасними кремнієвими аналогами.
Фахівці підкреслюють, що хоча дослідження двовимірних матеріалів стартували лише у 2010 році, перехід до такого типу електроніки може стати новим етапом у розвитку комп’ютерної галузі. Розробники очікують, що впровадження 2D-матеріалів у складні багатофункціональні комп’ютери стане поступовим, але надзвичайно перспективним процесом.
Результати дослідження опубліковано у журналі Nature.