Университет Пенсильвании (Penn State) сообщил о прорыве в сфере электроники — ученые впервые создали компьютер, который работает без кремния. Вместо него они использовали так называемые двумерные (2D) материалы — вещества толщиной всего в один атом. Это открытие может изменить будущее вычислительной техники и сделать электронные устройства еще меньше и энергоэффективнее.
Кремний десятилетиями был основой для производства микросхем, которые стоят в смартфонах, ноутбуках, автомобилях и другой технике. Но когда транзисторы становятся все меньше и меньше, кремний теряет свои свойства.
Зато 2D-материалы сохраняют свои качества даже на атомарном уровне. Именно поэтому ученые ищут им применение в микроэлектронике.
Команда под руководством профессора Саптарши Даса создала рабочий компьютер на основе двух 2D-материалов:
- молибден (IV) сульфида (MoS₂) — для n-типа транзисторов,
- вольфрам (IV) селенида (WSe₂) — для p-типа транзисторов.
Читайте также:
Вперед в будущее. Исследователи Google придумали, как научить квантовые компьютеры избегать ошибок Эти транзисторы выполняют ту же функцию,
что и в обычных кремниевых микросхемах — управляют потоком электрического тока. При этом компьютер построен по той же схеме, что и все современные устройства — CMOS (комплементарная металлооксидная полупроводниковая технология), но без всякого кремния.
«Кремний позволил микросхемам становиться все меньше и мощнее десятилетиями. Но когда кремниевые элементы уменьшаются, их эффективность падает. Двумерные материалы не имеют этой проблемы», — пояснил профессор Дас.
Исследователи изготовили более 1000 транзисторов каждого типа, вырастив большие листы материалов с помощью процесса MOCVD — это технология, при которой пары веществ оседают на поверхности и образуют тонкие слои.
«Наш 2D-компьютер работает на низком напряжении, потребляет очень мало энергии и выполняет простые логические операции с частотой до 25 килогерц», — сказал первый автор работы Субир Гош, аспирант Penn State.
Читайте также:
С помощью сурьмы и кота Шредингера. Ученые нашли способ сделать квантовые компьютеры более точными Хотя такая частота значительно ниже показателей кремниевых микросхем, этого достаточно, чтобы доказать работоспособность новой технологии.
По словам Даса, эта технология еще в начале развития, но прогресс происходит быстро.
«Кремниевая технология развивалась около 80 лет. А активные исследования 2D-материалов начались только после 2010 года. Впереди еще много работы, но это серьезный шаг вперед», — сказал он.
Читайте также:
Квантовое чудо. Ученым впервые удалось телепортировать энергию — объясняем, как это работает
