Конец эры. Ученые создали первый в мире компьютер без кремния из материалов толщиной в один атом

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.

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.

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.