Создан первый в мире 2D-компьютер без применения кремния

Учёные из Университета штата Пенсильвания впервые разработали компьютер, способный выполнять базовые вычислительные задачи, полностью на основе двумерных материалов толщиной в один атом. Это достижение стало значительным шагом в направлении создания более компактной, быстрой и энергоэффективной электроники.

В отличие от традиционных кремниевых систем, исследователи построили комплементарную металл-оксид-полупроводниковую (КМОП) архитектуру, не используя кремний. Вместо него они применили два различных 2D-материала для создания необходимых транзисторов: дисульфид молибдена — для n-типа, и диселенид вольфрама — для p-типа.

Профессор инженерии Саптарши Дас, возглавлявший исследование, пояснил, что кремний долгое время оставался основой электронных технологий, обеспечивая постоянное уменьшение размеров транзисторов. Однако с дальнейшей миниатюризацией его эффективность снижается, в то время как двумерные материалы сохраняют отличные электронные свойства даже в атомарной толщине.

Он отметил, что главным препятствием для перехода на 2D-материалы была необходимость в устойчивой работе как n-, так и p-типов транзисторов. Хотя отдельные элементы уже создавались раньше, реализация полноценных и масштабируемых 2D-компьютеров до сих пор оставалась вызовом.

Исследовательская команда использовала метод химического осаждения из паровой фазы (MOCVD) для выращивания более 1000 транзисторов каждого типа. Благодаря точной настройке процессов они добились нужных электрических характеристик и смогли построить полноценные логические схемы.

Как рассказал соавтор проекта Субир Гош, разработанный компьютер работает при низком напряжении и потребляет мало энергии, выполняя простые логические операции на частотах до 25 килогерц. Он подчеркнул, что, хотя частота ниже по сравнению с кремниевыми аналогами, команда разработала вычислительную модель, учитывающую отклонения между устройствами, для оценки и сравнения производительности с существующими решениями.

Дас добавил, что в отличие от кремниевой технологии, которая развивается уже около 80 лет, активные исследования 2D-материалов начались сравнительно недавно, примерно с 2010 года.

Параллельно с этим, австралийская компания Cortical Labs представила систему CL1 — первый в мире «биокомпьютер», в котором клетки человеческого мозга объединяются с кремниевыми компонентами, образуя гибридную нейронную сеть, получившую название «синтетический биологический интеллект» (SBI).