Тази седмица китайски учени публикуваха статия в списание Nature, в която съобщават, че за разработването на пълноценен 32-битов RISC-V процесор върху слой полупроводник с дебелина една молекула – не повече от 1 нанометър.

Най-важното в случая е, че производството не изисква EUV скенери, а си служи с наличното в Китай оборудване за литография.

От около 20 години изследователите вярват, че графена е материал, който може да изведе производството на чипове до нови нива на производителност и ефективност. Графенът обаче в чистата си форма е проводник. Изработването на транзистори с него, например с помощта на нанотръбички е много трудно: необходими са много други съставки и процеси. Проблемът би могъл да се реши с помощта на много тънък полупроводник с дебелина от няколко атома, но такъв все още не е открит. Редица полупроводникови молекули обаче могат да бъдат подредени в тънък слой, близък до дебелината на отделните атоми. Една такава молекула е молибденовият дисулфид (MoS₂).

Поради хексагоналната си молекулна структура слоят MoS₂ е с дебелина не по-голяма от 1 нанометър.

Изследователите от Националната лаборатория за интегрални схеми и системи към университета Фудан са прекарали около 5 години в разработване на процеси, използващи молибденов дисулфид, включително отлагане на този материал от пара върху субстрати. Съобщава се, че те са се научили да отлагат слоеве MoS₂ върху сапфирени подложки, върху които са започнали да изработват работещи атомно тънки схеми. Приблизително 70% от оборудването за производство на чипове върху MoS₂ слоеве е заимствано от конвенционалното производство на силициеви пластини. Това означава, че разработеният от учените процес може да бъде пуснат в производство със сравнително скромни разходи за модернизация.

В крайна сметка изследователите са създали масив от инвертори с размери 30×30. По този начин те са заобиколили ограниченията на MoS₂, който позволява производството на транзистори само с една проводимост – n-тип.

Не е възможно да се въведат примеси в молекулите на MoS₂, за да се създадат транзистори с различна проводимост от тази, която позволява изходният материал. Следователно напреженията на гейта се определят от проводниците под него.

Въз основа на изработените инвертори учените са успели да сглобят електронни схеми от основен набор от 25 електронни компонента. Общата схема съдържала 5900 работещи транзистора. Честотата им била ниска – няколко килохерца. Въпреки това чипът Wuji изпълнявал пълния набор от 32-битови RISC-V инструкции. Това е най-големият процесор в историята върху атомично тънък полупроводник, уверяват разработчиците. И това е първата голяма стъпка отвъд силициевата електроника.