Ученые изобрели первый "безкремниевый" компьютер на базе двумерных наноматериалов

Международная команда исследователей из Индии и США разработала первый в мире процессор, в котором вместо традиционного кремния использованы двумерные материалы — диселенид вольфрама (WSe₂) и сульфид молибдена (MoS₂). Инновационный чип способен выполнять все основные логические операции, знаменуя новый этап в развитии электроники.



Кремний десятилетиями оставался основой микроэлектроники, позволяя миниатюризировать транзисторы. Однако, как объясняет профессор Университета Пенсильвании Саптарши Дас, дальнейшее уменьшение размеров кремниевых элементов столкнулось с физическими ограничениями. "Двумерные материалы толщиной в один атом открывают путь к преодолению этих барьеров", — отмечает ученый.

Хотя за последние годы было открыто множество двумерных материалов, их практическое применение ограничивали две проблемы: несовместимость с промышленными методами производства и отсутствие необходимых полупроводниковых свойств.

Исследователи нашли элегантное решение, разработав метод контролируемого выращивания слоев WSe₂ и MoS₂ на поверхности электродов. Материалы представляют собой разные типы полупроводников: WSe₂ относится к "дырочным", а MoS₂ — к электронным, что делает их идеальной парой для создания энергоэффективных электронных компонентов.

Ученые использовали газовую смесь, содержащую водород, вольфрам, молибден, кислород и углерод. В результате химических реакций формировались ультратонкие пленки с контролируемыми свойствами. На этой основе был создан прототип процессора с тысячей транзисторов.

Пока новый чип уступает кремниевым аналогам в быстродействии (25 кГц против нескольких ГГц), но превосходит их по энергоэффективности. Это открывает перспективы для создания маломощных процессоров для мобильных устройств, специализированных чипов для интернета вещей, энергосберегающих вычислительных систем.

Как подчеркивают исследователи, текущий прототип — лишь первый шаг. Дальнейшая оптимизация технологии может привести к появлению коммерческих решений уже в обозримом будущем, что кардинально изменит ландшафт микроэлектронной промышленности.

Читайте также: