Первый «бескремниевый» процессор демонстрирует многократное превосходство в энергоэффективности над традиционными кремниевыми аналогами. Хотя текущие масштабы и быстродействие операций пока ниже, новая технология открывает оптимистичные перспективы для миниатюризации электроники будущего.
Принципиально Новый Подход к Вычислениям
Совместная группа исследователей из Индии и США представила революционный «бескремниевый» процессор. Его транзисторы созданы на основе двумерных материалов — диселенида вольфрама (WSe2) и сульфида молибдена (MoS2), что стало возможным благодаря работе ученых Университета штата Пенсильвания (PSU).
«Кремний десятилетиями двигал прогресс в микроэлектронике, позволяя непрерывно снижать габариты транзисторов. Однако этот процесс замедлился при приближении к атомным размерам. Двумерные материалы со своей атомарной толщиной предлагают уникальную возможность преодолеть этот барьер, прокладывая путь для дальнейшего технологического рывка», — пояснил значимость проекта профессор PSU Саптарши Дас.
Превосходство в Энергоэффективности
Успех разработки основан на использовании WSe2, работающего как "дырочный" полупроводник, и MoS2 (электронный полупроводник). Ученые разработали контролируемую технологию выращивания слоев этих материалов на электродах транзисторов.
Инновационный метод наносит тысячи одноатомных слоев на электроды, обрабатывая их газовой смесью (водород, вольфрам, молибден, кислород, углерод). В результате этого процесса формируются управляемые пленки WSe2 и MoS2, характеристики которых можно точно регулировать.
Новая микросхема значительно экономичнее обычных кремниевых решений, вселяя уверенность в создании скоростных и энергоэффективных чипов на основе 2D-материалов. Хотя она уже реализует все базовые логические операции, ее текущие масштабы интеграции и рабочая частота (25 кГц) уступают многогигагерцевым кремниевым системам. Исследователи также отметили, что среди множества альтернативных 2D-материалов не все подходят для массового производства или обладают нужными свойствами.
Глобальный Поиск Замены Кремнию: Российские Инициативы
Замена традиционного кремния становится важнейшей задачей разработчиков во всем мире из-за приближения его электроники к физическим пределам по компактности, производительности и устойчивости в экстремальных условиях, например, космосе.
Российские ученые также активно участвуют в этом процессе. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» создал отечественный прототип транзистора на основе карбида кремния (SiC).
Еще одна ключевая проблема кремниевых систем — перегрев. Значительным шагом в её решении стала инвестиция Фонда «Восход» (при поддержке группы «Интеррос» Владимира Потанина) в размере одного миллиарда рублей в компанию New Diamond Technology, производящую алмазные пластины для подложек электроники. Теплопроводность алмаза вчетверо выше карбида кремния и более чем в 10 раз превосходит нитрид галия.
Яркое Будущее Электроники
Прорыв с двумерными материалами типа WSe2 и MoS2, подкрепленный усиленными инвестициями в перспективные технологии охлаждения вроде алмазов фонда «Восход», рисует оптимистичную картину будущего. Комплексный подход сулит появление новых поколений компактных, высокопроизводительных и энергоэффективных электронных устройств, способных работать там, где возможности кремния ограничены.
Источник: www.cnews.ru
