Первый в мире компьютер без кремния на основе 2D-материала

Исследователи из Penn State совершили прорыв в электронике, создав первый компьютер на основе двумерных материалов. Это может стать альтернативой традиционному кремнию, который десятилетиями доминировал в полупроводниковой промышленности.

Кремний — основа современных процессоров, но его возможности близки к пределу. Ученые использовали дисульфид молибдена и диселенид вольфрама для создания транзисторов n- и p-типа. Эти материалы сохраняют свойства даже при атомарной толщине, что открывает новые горизонты для миниатюризации.

Технология CMOS, сочетающая оба типа транзисторов, обеспечивает высокую производительность при низком энергопотреблении. До сих пор двумерные материалы применялись лишь в простых схемах, но теперь исследователи собрали полноценный компьютер.

Как это работает

Для выращивания крупных листов материалов использовался метод MOCVD — химическое осаждение из газовой фазы. Это позволило точно настроить пороговые напряжения транзисторов и создать функциональные CMOS-схемы.

Пока компьютер работает на частотах до 25 кГц, что медленнее кремниевых аналогов. Но он уже выполняет базовые логические операции при сверхнизком энергопотреблении.

Перспективы

Кремнию потребовалось 80 лет развития, тогда как исследования двумерных материалов начались лишь в 2010-х. Ученые признают: до массового внедрения еще далеко. Но сам факт создания рабочего прототипа — огромный шаг вперед.

Эта разработка может привести к появлению более тонких, быстрых и энергоэффективных устройств. Вопрос лишь в том, как быстро удастся преодолеть технологические барьеры.