Penyelidik Penn State telah membina komputer pertama di dunia menggunakan bahan 2D sebagai ganti silikon, mencipta peranti yang beroperasi pada 25 kilohertz. Walaupun ini mewakili satu kejayaan besar dalam bergerak melampaui teknologi silikon, komuniti teknologi sedang giat membincangkan potensi dan batasan semasanya.
Pasukan penyelidik menggunakan molibdenum disulfida dan tungsten diselenida - bahan yang hanya setebal satu atom - untuk mencipta komputer yang berfungsi. Bahan-bahan ini mengekalkan sifat elektronik mereka walaupun pada ketebalan atom, tidak seperti silikon yang merosot apabila menjadi lebih kecil.
Spesifikasi Teknikal Utama:
- Frekuensi operasi: Sehingga 25 kHz
- Voltan operasi: Bawah 3V
- Bilangan transistor: Lebih 1,000 bagi setiap jenis (jenis-n dan jenis-p)
- Bahan yang digunakan: Molybdenum disulfide (jenis-n), Tungsten diselenide (jenis-p)
- Seni bina: CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)
- Kaedah fabrikasi: Metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD)
 |
|---|
| Berita Terkini: Satu kejayaan besar dengan komputer 2D bukan silikon pertama di dunia yang dibangunkan oleh penyelidik Penn State |
Persoalan Prestasi Mendominasi Reaksi Awal
Frekuensi operasi 25 kHz telah menjadi tumpuan perbincangan komuniti. Peminat teknologi mempersoalkan sama ada had kelajuan ini adalah asas atau hanya hasil daripada pembangunan peringkat awal. Kertas penyelidikan menunjukkan bahawa kemuatan parasit adalah kekangan utama, mencadangkan bahawa penambahbaikan proses boleh meningkatkan prestasi dengan ketara.
Memandangkan kemuatan berskala dengan kawasan dalam bahan 2D, hanya dengan membuat komponen lebih kecil boleh mengurangkan kesan parasit ini secara dramatik. Ini memberi harapan bahawa versi masa depan mungkin beroperasi jauh lebih pantas daripada prototaip awal ini.
Pilihan Bahan Menimbulkan Kebimbangan Praktikal
Penggunaan molibdenum disulfida dan tungsten diselenida telah mencetuskan perdebatan mengenai kos dan kerumitan pembuatan. Sesetengah ahli komuniti menegaskan bahawa tungsten jauh lebih mahal daripada silikon, walaupun yang lain berhujah bahawa jumlah kecil yang digunakan dalam cip komputer menjadikan kos kurang relevan.
Menariknya, molibdenum disulfida biasanya dikenali sebagai pelincir untuk aplikasi harian. Keberkesanannya sebagai pelincir datang daripada sifat yang sama yang menjadikannya berguna untuk elektronik - ia mudah berpecah kepada lapisan 2D.
Membandingkan Garis Masa Pembangunan
Pasukan penyelidik menekankan bahawa bahan 2D hanya dikaji secara serius sejak sekitar 2010, berbanding dengan sejarah pembangunan silikon selama 80 tahun. Perspektif ini telah bergema dengan komuniti teknologi, kerana ramai yang menyedari bahawa komputer silikon awal juga perlahan dan terhad berbanding dengan pemproses hari ini.
Teknologi silikon telah dalam pembangunan selama kira-kira 80 tahun, tetapi penyelidikan ke atas bahan 2D adalah agak baru, hanya benar-benar timbul sekitar 2010.
Pasukan ini membina komputer mereka menggunakan lebih daripada 1,000 transistor setiap jenis, menunjukkan bahawa pendekatan ini boleh berkembang melampaui litar bukti konsep yang mudah.
Perbandingan Garis Masa Pembangunan:
- Pembangunan teknologi silikon: ~80 tahun (sejak 1940-an)
- Penyelidikan bahan 2D: ~15 tahun (sejak 2010)
- Had semasa: Kemuatan parasit yang menghadkan kelajuan
- Kekangan prestasi: Frekuensi rendah berbanding litar CMOS silikon
Aplikasi Masa Depan dan Spekulasi
Perbincangan komuniti telah merangkumi daripada aplikasi praktikal hingga senario fiksyen sains. Ada yang mencadangkan bahan-bahan ini boleh berguna untuk persekitaran melampau seperti Venus , memandangkan takat lebur tinggi mereka. Yang lain tertanya-tanya mengenai integrasi dengan teknologi baru muncul seperti pengkomputeran fotonik.
Penyelidikan ini mewakili lebih daripada sekadar pencapaian teknikal - ia membuka kemungkinan baru untuk elektronik yang lebih nipis dan lebih cekap tenaga. Walaupun kelajuan 25 kHz semasa kelihatan perlahan mengikut piawaian moden, kejayaan asas mencipta komputer bukan silikon yang berfungsi menandakan langkah penting ke arah mempelbagaikan teknologi semikonduktor.
Garis masa pembangunan untuk komputer 2D praktikal masih tidak pasti, tetapi penyelidikan ini menyediakan asas yang kukuh untuk penambahbaikan masa depan dalam kedua-dua kelajuan dan proses pembuatan.