ساخت پیچیده‌ترین تراشه نیمه‌رسانای دوبعدی جهان با ضخامتی کمتر از یک نانومتر

دانشمندان چینی موفق به ساخت پیشرفته‌ترین تراشه نیمه‌رسانای دوبعدی جهان با نام Lingyu CPU با ضخامتی کمتر از یک نانومتر شده‌اند.

به گزارش تک‌ناک، این تراشه از ۵۹۰۰ ترانزیستور مجزا تشکیل شده است و توانایی اجرای کامل دستورالعمل‌های ۳۲ بیتی معماری RISC-V را دارد.

در شرایطی که مدارهای مجتمع مبتنی بر سیلیکون به مرزهای فیزیکی کوچک‌سازی نزدیک می‌شوند، پژوهشگران در سراسر جهان به سراغ مواد دوبعدی مانند: دی‌سولفید مولیبدن و دی‌سلنید تنگستن رفته‌اند. این مواد که تنها به اندازه یک اتم ضخامت دارند، از خواص فیزیکی شگفت‌انگیزی برخوردار هستند و می‌توانند تحولی بنیادین در طراحی مدارهای نسل آینده ایجاد کنند.

تراشه نیمه‌رسانای دوبعدی جهان، توسط شرکت RiVAI Technologies توسعه یافته است. این تراشه نه‌تنها نخستین تراشه سرور با کارایی بالا در چین می‌باشد که کاملاً بر پایه معماری RISC-V طراحی شده است، بلکه قابلیت پشتیبانی از مدل‌های زبانی متن‌باز و بزرگ مانند DeepSeek را نیز دارد.

در گزارشی که در نشریه Nature منتشر شده است، پژوهشگران چینی اعلام کردند ریزپردازنده‌ای با معماری RISC-V توسعه داده‌اند که با استفاده از ۵۹۰۰ ترانزیستور MoS2 و یک کتابخانه کامل سلول‌های استاندارد مبتنی بر فناوری نیمه‌رسانای دوبعدی، قادر به اجرای دستورالعمل‌های استاندارد ۳۲ بیتی است. این کتابخانه شامل ۲۵ نوع واحد منطقی می‌باشد و طراحی آن با بهره‌گیری از روندهای مشابه در مدارهای مجتمع سیلیکونی انجام شده است.

همچنین دانشمندان اعلام کردند که با استفاده از یک روش ترکیبی در تولید و طراحی، توانسته‌اند بر چالش‌های مربوط به یکپارچه‌سازی مدارهای دوبعدی در مقیاس ویفر غلبه کنند و نمونه‌ای پیشرو از یک ریزپردازنده مبتنی بر MoS2 را عرضه نمایند؛ نمونه‌ای که ظرفیت‌های فناوری مدارهای مجتمع دوبعدی پس از دوران سیلیکون را به‌خوبی نمایان می‌سازد.

تراشه Lingyu می‌تواند مجموعه دستورهای برداری را پشتیبانی کند، از عرض‌های برداری بسیار بالا بهره ببرد و قدرت پردازشی قابل توجهی ارائه دهد؛ قابلیتی که آن را برای کاربردهایی مانند یادگیری ماشین مناسب می‌سازد.

معماری RISC-V که به‌ صورت متن‌باز ارائه شده است، این امکان را به شرکت‌های چینی می‌دهد که بدون وابستگی به فناوری‌های خارجی، پردازنده‌های اختصاصی خود را طراحی و تولید کنند. استقبال از این معماری در پاسخ به تحریم‌ها و تنش‌های تجاری فزاینده‌ای است که دسترسی چین به تراشه‌های پیشرفته ساخت خارج را محدود کرده‌اند.

این ریزپردازنده قادر است نسخه کامل ۳۲ بیتی مجموعه دستورالعمل‌های RISC-V را اجرا کند؛ ویژگی‌ که به معنای وجود مدارهای پیچیده‌ای مانند رمزگشای دستورالعمل در آن است. البته برخی بخش‌های این تراشه به‌ طور هدفمند ساده طراحی شده‌اند؛ به عنوان مثال، عملیات جمع دو عدد ۳۲ بیتی به‌ صورت بیت به بیت انجام می‌شود و در نتیجه، انجام کامل این محاسبه به ۳۲ چرخه کلاک نیاز دارد.

با توجه به محدودیت‌های ذاتی نیمه‌رساناهای حجیم متداول، جست‌وجو برای یافتن جایگزین‌هایی در دنیای پساسیلیکون شدت گرفته است. با وجود این، فناوری‌های جدید نیز با چالش‌هایی نظیر کاهش سد پتانسیل ناشی از تخلیه، افت تحرک ناشی از پراکندگی مرزی و محدودیت نسبت جریان روشن/خاموش روبه‌رو هستند، که به پهنای باند نیمه‌رسانا وابسته است.