Международная группа ученых создала полнофункциональный компьютер на основе ультратонкого полупроводника — дисульфида молибдена (MoS₂), объединив на одном чипе более 1400 транзисторов.
Развитие систем искусственного интеллекта, таких как ChatGPT и Gemini, требует все больших вычислительных мощностей и энергии. Это создает новые задачи для электронной инженерии: существующие устройства не всегда справляются с такими нагрузками эффективно.
В ответ на это инженеры по всему миру ищут способы создания более энергоэффективных аппаратных систем. Одно из перспективных направлений — использование двумерных (2D) полупроводников, ультратонких материалов, которые уже применяются для создания компактной электроники.
Группа ученых разработала и изготовила полнофункциональный компьютер на основе дисульфида молибдена (MoS₂) — одного из двумерных полупроводников. Особенность разработки в том, что на одном чипе объединено более 1400 транзисторов. По словам одного из авторов работы, это стало возможным благодаря комплексному подходу — от производства материала до логического синтеза и соединения компонентов. Предыдущие эксперименты с 2D-полупроводниками чаще ограничивались отдельными компонентами или небольшими схемами.
Созданный компьютер представляет собой 4-битный параллельный процессор, способный выполнять восемь различных команд. В его состав входят четыре основных модуля: декодер команд, регистровый файл, арифметико-логическое устройство и мультиплексор. В отличие от более ранних 2D-чипов, которые обрабатывали только один бит данных последовательно, новая система обрабатывает четыре бита одновременно, что повышает скорость работы.
Плотность транзисторов на чипе достигла 9336 на квадратный миллиметр — показатель, сопоставимый с кремниевыми устройствами. Также впервые в 2D-технологию был интегрирован встроенный регистровый файл, что устранило необходимость во внешнем хранилище данных.
Ученые отмечают, что их методология особенно перспективна для периферийных вычислений, где важны низкое энергопотребление и локальная обработка данных без подключения к облаку. В планах команды — улучшение производственных процессов, увеличение плотности транзисторов до десятков и сотен тысяч на чип, а также изучение возможности объединения 2D-материалов с традиционными кремниевыми технологиями.