Penn State の研究者らが、 silicon の代わりに2D材料を使用した世界初のコンピュータを構築し、25キロヘルツで動作するデバイスを作成した。これは silicon 技術を超える大きな突破口を表している一方で、技術コミュニティではその可能性と現在の制約の両方について活発に議論されている。
研究チームは二硫化モリブデンと二セレン化タングステン（原子1個分の厚さしかない材料）を使用して動作するコンピュータを作成した。これらの材料は原子レベルの厚さでも電子特性を維持するが、 silicon は小さくなるにつれて性能が劣化する。
主要技術仕様:
- 動作周波数: 最大25 kHz
- 動作電圧: 3V以下
- トランジスタ数: 各タイプ（n型およびp型）1,000個以上
- 使用材料: 二硫化モリブデン（n型）、二セレン化タングステン（p型）
- アーキテクチャ: CMOS（相補型金属酸化膜半導体）
- 製造方法: 有機金属化学気相成長法（MOCVD）
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| 速報： Penn State の研究者によって開発された世界初の2次元非シリコンコンピュータという大きな breakthrough |
性能に関する疑問が初期反応を支配
25 kHz の動作周波数がコミュニティ議論の焦点となっている。技術愛好家らは、この速度制限が根本的なものなのか、それとも単に初期段階の開発の結果なのかを疑問視している。研究論文では寄生容量が主な制約であることが示されており、プロセスの改善により性能を大幅に向上させることができる可能性が示唆されている。
2D材料では容量が面積に比例するため、単にコンポーネントを小さくするだけでこれらの寄生効果を劇的に減らすことができる。これにより、将来のバージョンはこの初期プロトタイプよりもはるかに高速で動作する可能性があるという希望を与えている。
材料選択が実用的な懸念を提起
二硫化モリブデンと二セレン化タングステンの使用は、コストと製造の複雑さについて議論を呼んでいる。コミュニティの一部のメンバーは、タングステンが silicon よりも大幅に高価であることを指摘しているが、他の人々は、コンピュータチップで使用される微量な量を考えるとコストはそれほど重要ではないと主張している。
興味深いことに、二硫化モリブデンは日常的な用途の潤滑剤として一般的に知られている。潤滑剤としての有効性は、電子機器に有用である特性と同じ特性、つまり2D層に容易に分離することから生まれている。
開発タイムラインの比較
研究チームは、2D材料が2010年頃から本格的に研究されているのに対し、 silicon は80年の開発歴史があることを強調した。多くの人が初期の silicon コンピュータも今日のプロセッサと比較して遅く制限されていたことを認識しているため、この視点は技術コミュニティに共感を呼んでいる。
「 Silicon 技術は約80年間開発されてきましたが、2D材料の研究は比較的最近のもので、実際には2010年頃に始まったばかりです。」
チームは各タイプの1,000個以上のトランジスタを使用してコンピュータを構築し、このアプローチが単純な概念実証回路を超えて拡張できることを実証した。
開発タイムライン比較:
- シリコン技術開発：約80年（1940年代以降）
- 2D材料研究：約15年（2010年以降）
- 現在の制約：速度を制限する寄生容量
- 性能制約： Silicon CMOS 回路と比較して低周波数
将来の応用と推測
コミュニティの議論は実用的な応用からサイエンスフィクションのシナリオまで多岐にわたっている。一部の人々は、これらの材料の高い融点を考慮すると、 Venus のような極限環境で有用である可能性があると示唆している。他の人々は、フォトニックコンピューティングなどの新興技術との統合について疑問を抱いている。
この研究は単なる技術的成果以上のものを表している。より薄く、よりエネルギー効率の高い電子機器の新しい可能性を開いている。現在の25 kHz の速度は現代の基準では遅く見えるかもしれないが、動作する非 silicon コンピュータを作成するという根本的な突破口は、半導体技術の多様化に向けた重要な一歩を示している。
実用的な2Dコンピュータの開発タイムラインは不確実なままだが、この研究は速度と製造プロセスの両方における将来の改善のための堅実な基盤を提供している。