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.
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.
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.