科技 | 世界首臺(tái)非硅二維材料計(jì)算機(jī)問(wèn)世：有助造出更薄更節(jié)能電子產(chǎn)品

據(jù)媒體報(bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次利用二維材料成功制造出一臺(tái)可執(zhí)行簡(jiǎn)單操作的計(jì)算機(jī)。這一突破為開(kāi)發(fā)更薄、更快、更節(jié)能的電子產(chǎn)品奠定了重要基礎(chǔ)。

該計(jì)算機(jī)基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）技術(shù)，但關(guān)鍵創(chuàng)新在于摒棄了傳統(tǒng)硅材料，轉(zhuǎn)而采用兩種二維材料：用于n型晶體管的二硫化鉬和用于p型晶體管的二硒化鎢。

這兩種材料僅有一個(gè)原子層厚度，卻能在如此微小尺度下保持優(yōu)異的電學(xué)性能，這是硅材料難以企及的優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)，生長(zhǎng)出大面積二硫化鉬和二硒化鎢薄膜，并分別制造了超過(guò)1000個(gè)n型和p型晶體管。

通過(guò)精密工藝調(diào)控，團(tuán)隊(duì)成功設(shè)定了n型和p型晶體管的閾值電壓，從而構(gòu)建出功能完整的CMOS邏輯電路。

這臺(tái)二維CMOS計(jì)算機(jī)屬于“單指令集計(jì)算機(jī)”，可在低電源電壓下以超低功耗運(yùn)行，并能在高達(dá)25千赫的頻率下執(zhí)行基本邏輯運(yùn)算。

雖然當(dāng)前工作頻率低于傳統(tǒng)硅基CMOS電路，但它已能完成基礎(chǔ)計(jì)算任務(wù)。團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了計(jì)算模型，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)并考慮器件差異性，預(yù)測(cè)二維計(jì)算機(jī)性能，并通過(guò)基準(zhǔn)測(cè)試與先進(jìn)硅技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

研究人員指出，盡管仍有優(yōu)化空間，但這項(xiàng)成果已是二維材料電子學(xué)領(lǐng)域的重要里程碑。它不僅為下一代電子設(shè)備提供了全新的材料選項(xiàng)，也為未來(lái)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新方向。

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