Команда инженеров из Университета Фудань успешно спроектировала, построила и запустила 32-битный микропроцессор RISC-V, который использует дисульфид молибдена вместо кремния в качестве полупроводникового компонента. Их статья опубликована в журнале Nature.
Большинство микропроцессоров изготавливаются с использованием полупроводникового кремния, который хорошо себя зарекомендовал на протяжении нескольких десятилетий. Но поскольку исследователи пытаются сделать процессоры еще меньше, они зашли в тупик с кремнием — они не могут сделать его еще тоньше. Вместо этого многие исследователи обратились к 2D-материалам, таким как графен, но это сложно, поскольку он является проводником, а не полупроводником.
В этом новом исследовании исследовательская группа использовала почти двумерный полупроводниковый материал, одномолекулярные листы дисульфида молибдена. Эти листы не являются по-настоящему двумерными, поскольку они соединяются под углом, что приводит к слегка зигзагообразной поверхности. Чтобы сделать из них процессор, они поместили их на сапфировую подложку.
Поскольку листы дисульфида молибдена были настолько тонкими, исследователям пришлось соединить транзисторы вместе, а не использовать простое легирование, как это делается с кремнием; затем они использовали провода для регулировки порогов напряжения. Затем команда добавила логические вентили , чтобы сделать инверторы в режиме истощения.
Затем они использовали самое длинное расстояние пути между транзисторами, чтобы определить максимальную задержку обработки чипа, что привело к тактовой частоте в диапазоне килогерц. Средний общий выход составил приблизительно 99,9%, а выход на уровне чипа — 99,8%.
Окончательный тестовый процессор, созданный командой, был создан с использованием 5900 транзисторов и был полностью способен запускать полную 32-битную версию набора инструкций RISC-V. Они доказали, что это работает, сложив два 32-битных числа.
Команда предполагает, что их чип, вероятно, является самым сложным некремниевым микропроцессором из когда-либо созданных. Они также признают, что их чип еще не готов к использованию в реальном приложении, хотя они предполагают, что с некоторыми изменениями он может быть полезен для элементарных нишевых приложений, например, в ситуациях, требующих чрезвычайно низкого напряжения.
