Університет Пенсільванії повідомив про прорив у сфері електроніки — вчені вперше створили комп’ютер, який працює без кремнію.
Замість нього вони використали так звані двовимірні (2D) матеріали — речовини завтовшки лише в один атом. Це відкриття може змінити майбутнє обчислювальної техніки та зробити електронні пристрої ще меншими й енергоефективнішими.
Кремній десятиліттями був основою для виробництва мікросхем, які стоять у смартфонах, ноутбуках, автомобілях та іншій техніці. Але коли транзистори стають дедалі меншими, кремній втрачає свої властивості.
Натомість 2D-матеріали зберігають свої якості навіть на атомарному рівні. Саме тому вчені шукають їм застосування у мікроелектроніці.
Команда під керівництвом професора Саптарші Даса створила робочий комп’ютер на основі двох 2D-матеріалів:
Ці транзистори виконують ту ж функцію, що й у звичайних кремнієвих мікросхемах — керують потоком електричного струму. При цьому комп’ютер побудований за тією ж схемою, що й усі сучасні пристрої — CMOS (комплементарна металооксидна напівпровідникова технологія), але без жодного кремнію.
«Кремній дозволив мікросхемам ставати дедалі меншими та потужнішими десятиліттями. Але коли кремнієві елементи зменшуються, їх ефективність падає. Двовимірні матеріали не мають цієї проблеми», — пояснив професор Дас.
Дослідники виготовили понад 1000 транзисторів кожного типу, виростивши великі листи матеріалів за допомогою процесу MOCVD — це технологія, при якій пари речовин осідають на поверхні й утворюють тонкі шари.
«Наш 2D-комп'ютер працює на низькій напрузі, споживає дуже мало енергії та виконує прості логічні операції з частотою до 25 кілогерц», — сказав перший автор роботи Субір Гош, аспірант Penn State.
Хоча така частота значно нижча за показники кремнієвих мікросхем, цього достатньо, щоб довести працездатність нової технології.
За словами Даса, ця технологія ще на початку розвитку, але прогрес відбувається швидко.
«Кремнієва технологія розвивалася близько 80 років. А активні дослідження 2D-матеріалів почалися лише після 2010 року. Попереду ще багато роботи, але це серйозний крок уперед», — сказав він.