Новая эра микроэлектроники: 32-битный процессор из дисульфида молибдена

Инженеры из Университета Фудань успешно разработали, изготовили и запустили функциональный 32-битный микропроцессор, используя дисульфид молибдена (MoS2) в качестве полупроводникового компонента вместо традиционного кремния. Результаты этого прорывного исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature.
Новая эра микроэлектроники: 32-битный процессор из дисульфида молибдена
Изображение носит иллюстративный характер

Создание этого процессора стало ответом на существующие ограничения кремниевой технологии, в частности, трудности с дальнейшим уменьшением толщины кремниевых чипов. Поиск альтернативных материалов осложнялся тем, что многие кандидаты, такие как графен, являются проводниками, а не полупроводниками, необходимыми для создания транзисторов.

Выбор пал на дисульфид молибдена (MoS2) — материал, представляющий собой почти двумерный полупроводник. В процессе изготовления использовались листы MoS2 толщиной в одну молекулу. Важно отметить, что структура материала не является идеально плоской: листы соединяются под углом, образуя слегка зигзагообразную поверхность. Эти листы были размещены на подложке из сапфира.

Из-за чрезвычайной тонкости слоев MoS2 традиционный метод легирования, применяемый в кремниевой технологии, оказался неприменим. Вместо этого инженеры применили метод непосредственного соединения транзисторов проводами. Эти соединения также использовались для точной настройки пороговых напряжений транзисторов.

Для реализации логических функций в конструкцию были добавлены логические вентили, позволившие создать инверторы, работающие в режиме обеднения (depletion-mode inverters). Это стало ключевым шагом для построения полноценной процессорной архитектуры.

Созданный процессор основан на 32-битной архитектуре с открытым набором команд RISC-V. Он содержит 5900 транзисторов. Тактовая частота процессора определяется длиной самого длинного пути сигнала между транзисторами и находится в килогерцовом (kHz) диапазоне.

Несмотря на новизну технологии, процесс изготовления продемонстрировал высокий выход годных кристаллов. Средний общий выход составил приблизительно 99,9%, а выход на уровне отдельных чипов достиг 99,8%. Функциональность процессора была подтверждена успешным выполнением операции сложения двух 32-битных чисел.

Процессор полностью способен выполнять весь набор инструкций 32-битной версии RISC-V. Команда разработчиков предполагает, что это, вероятно, самый сложный микропроцессор, когда-либо созданный без использования кремния. Хотя технология еще не готова для массового применения в реальных устройствах, она открывает перспективы для нишевых приложений, особенно там, где требуется работа при экстремально низком напряжении.


Новое на сайте

20868Уязвимости Plex открыли путь майнерам и Linux-бэкдору 20867Взлом OpenCode Console: под угрозой могли оказаться ключи OpenAI, Anthropic и Google 20866Rank Math PRO: заражённое обновление оставило на сайтах самовосстанавливающийся бэкдор 20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси?
Ссылка