Учёные впервые создали одноинструкционный компьютер (ОИК) на основе двумерных материалов — ультратонких структур толщиной в один атом. Это открытие может стать альтернативой традиционным кремниевым технологиям. Главным достижением стала успешная интеграция двумерных материалов в стандартные микросхемы (технология КМОП), что раньше считалось крайне сложным из-за особенностей таких материалов.
В основе компьютера лежат два типа транзисторов: n-типа из дисульфида молибдена (MoS2) и p-типа из диселенида вольфрама (WSe2). Для их совместной работы исследователи оптимизировали несколько параметров: уменьшили длину токопроводящих каналов, использовали изолирующие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью и усовершенствовали процесс создания двумерных структур. В результате транзисторы демонстрируют высокую проводимость в активном состоянии и минимальные потери энергии в режиме ожидания.
Иллюстрация: Krishnendu Mukhopadhyay
Устройство работает при напряжении ниже 3 вольт и частоте до 25 кГц — текущее ограничение связано с паразитными ёмкостями в схеме. При этом энергопотребление компьютера исключительно низкое: в пиковых режимах оно не превышает пиковатт (триллионных долей ватта), а для переключения между состояниями требуется около 100 пикоджоулей энергии — это на порядки меньше, чем у современных кремниевых аналогов.
Для проверки результатов учёные применили стандартные для отрасли инструменты моделирования: платформу SPICE и модель BSIM-BULK, которые учитывают даже незначительные различия между отдельными транзисторами. Сравнение с передовыми кремниевыми технологиями подтвердило потенциал двумерных материалов, но для массового производства необходимы дополнительные исследования.
Все экспериментальные данные — от условий синтеза материалов до результатов тестов — опубликованы в открытом доступе.
Успешное создание ОИК подтверждает, что двумерные материалы могут лечь в основу электроники нового поколения: более компактной, энергоэффективной и производительной. Хотя до коммерческого использования технологии ещё далеко, эксперимент доказывает принципиальную возможность замены кремния перспективными наноматериалами.
Solasta 2 is switching to D&D 5th edition's 2024 rules update
Friday Night Multiplayer 2.1
Even when he's meant to be talking about watches, Henry Cavill's downright giddy over producing Warhammer 40k's upcoming Amazon series, says it's 'a challenge I'm enjoying enormously'
I spoke with Arm about PC gaming and was told that Windows software compatibility is 'largely a solved problem'
