Китайские учёные создали 32-битный RISC-V процессор из 5900 транзисторов без использования кремния, применив атомарные материалы

Исследовательская группа представила процессор RV32-WUJI с 32-битной архитектурой, созданный на основе дисульфида молибдена — материала, который рассматривается как возможная альтернатива кремнию в будущем. Несмотря на относительно низкую тактовую частоту, измеряемую в килогерцах, данный чип способен исполнять все команды популярной архитектуры RISC-V, что открывает путь к энергоэффективным решениям для «интернета вещей» и небольших сенсоров.

Дисульфид молибдена (MoS₂) относится к классу «двумерных» материалов наряду с графеном, представляя собой чрезвычайно тонкую плёнку, состоящую из нескольких атомных слоёв. В отличие от графена, который обладает практически безотказной проводимостью, MoS₂ является полупроводником, что делает его идеальным для создания транзисторов. Недавние достижения в производстве позволили создать большие листы MoS₂ на сапфировых подложках, что дало возможность собрать процессор, содержащий около 6 000 транзисторов.

Существенным достижением исследователей стало обеспечение совместимости новой технологии с традиционными методами производства микросхем. Вместо классического легирования кремния, инженеры задействовали комбинации алюминиевых и золотых соединений в сочетании с методами машинного обучения для точной калибровки каждого транзистора. В результате 99,8% собранных чипов демонстрировали корректную работу. Тем не менее, более сложные компоненты, такие как 64-битные регистры, остаются проблематичными: их эффективность ограничивается 7% из-за высокой точности требований.

Хотя имеются некоторые ограничения (например, выполнение сложения 32-битных чисел требует 32 такта), процессор RV32-WUJI обучает возможностям «посткремниевой» эры. Учёные предполагают его использование в устройствах, где критична длительная автономная работа, а не быстродействие, например, в умных сенсорах окружающей среды или медицинских имплантах. Пока эта технология не составляет угрозы кремнию, но её развитие может значительно расширить возможности микроэлектроники — особенно в областях, где важны гибкость и низкое энергопотребление. В качестве следующего шага авторы планируют работать над повышением надёжности сложных компонентов и искать новые «двумерные» материалы для специализированных задач.

Источник: iXBT