/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2F7429f65bf65eb6a030b08ac0de0ec911.png)
Перший у світі комп’ютер з 2D-матеріалу створений геть без кремнію
Дослідники з Університету штату Пенсільванія у США створили перший у світі комп’ютер з двовимірних матеріалів без використання кремнію.
Розробники вирішили замінити кремній на дисульфід молібдену для транзисторів n-типу та диселенід вольфраму для транзисторів p-типу. Ці матеріали мають більшу товщину ніж кремній і зберігають свої властивості за умов масштабування технології.
«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.
Технологія CMOS, за якою було створено комп’ютер, потребує, щоб напівпровідники n та p-типу працювали разом для забезпечення більш високої продуктивності за низьких енерговитрат. Це одна з ключових проблем для інженерів, які прагнуть замінити кремній на альтернативні матеріали.
Двовимірні матеріали успішно використовувались у невеликих схемах, однак їхнє використання у складних, багатофункціональних комп’ютерах залишалось скоріш мрією. Науковці використали метод хімічного осадження з парової фази металорганічних сполук —процес виготовлення включав випаровування інгредієнтів, ініціювання хімічної реакції та осадження продуктів на підкладку для вирощування великих листів дисульфіду молібдену та диселеніду вольфраму та виготовлення понад 1 тис. транзисторів кожного типу. Розробники змогли відрегулювати порогову напругу обох типів транзисторів, налаштувавши етапи виготовлення та подальшої обробки приладу.
«Наш 2D CMOS-комп’ютер працює при низькій напрузі живлення з мінімальним енергоспоживанням і може виконувати прості логічні операції на частотах до 25 кілогерц», — зазначає перший автор дослідження, доктор Субір Гхош.
Субір Гхош підкреслив, що цей комп’ютер повільніший за ті, що працюють на кремнієвих схемах, однак він здатний виконувати ключові логічні операції, використовуючи усього один вид інструкцій. За його словами, також було створено обчислювальну модель, яка була відкалібрована з використанням експериментальних даних. Ця модель здатна спрогнозувати продуктивність 2D CMOS комп’ютера і порівняти її з сучасними аналогами на кремнієвих схемах.
«Кремнієва технологія знаходиться в розробці вже близько 80 років, але дослідження двовимірних матеріалів почалися відносно недавно, лише близько 2010 року. Ми очікуємо, що розробка двовимірних матеріальних комп’ютерів також буде поступовим процесом, але це стрибок уперед у порівнянні з траєкторією розвитку кремнію», — підкреслює Саптарші Дас.
Результати опубліковані у журналі Nature
Джерело: Interesting Engineering