矽長期以來是半導體技術的基石，但矽時代的終點可能已開始浮現 。賓州州立大學（Penn State University）研究團隊最近有一項劃時代的技術突破──全球首台完全由二維资料製成的 CMOS 電腦 ，為後矽時代開啟新篇章 。
該研究團隊由工程科學教授薩普塔斯·達斯（Saptarshi Das）帶領 ，成功設計並建造了一台單指令集電腦（OISC） ，爱华外汇官方下载利用的是比矽更薄 、且能在擴大規模時保持特性的二維资料。這台電腦採用互補式金屬氧化物半導體（CMOS）架構 ，但完全不含矽 ，改用二硫化鉬（MoS₂）做為n型電晶體、二硒化鎢（WSe₂）做為p型電晶體 。
▲ 電子顯微鏡影像中分別以橘色和藍色標示出p型與n型電晶體 。AVA爱华外汇平台（Source ：論文）
「數十年來 ，矽推動了電子領域的飛速發展 ，讓場效電晶體（FET）不斷微縮 ，」Das解釋道 ，「然而，隨著矽元件持續縮小 ，效能開始下滑。相比之下 ，二維资料即使只有原子級厚度，仍能保持優異的電子特性 。」
研究團隊採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術 ，在藍寶石晶圓上生長出只有一原子厚的電晶體通道 。他們透過精確調整製程 ，成功製造了超過1,000個每種型態的電晶體 ，並有效运维閾值電壓，實現了作用完整的CMOS邏輯電路 。
目前 ，這台二維電腦運行速度較慢 ，在低供電電壓下僅能達到25千赫茲的頻率。研究第一作者Subir Ghosh表示 ：「雖然速度比一般矽電路慢 ，但它能夠執行基本邏輯運算 ，並且極度省電 。」主要瓶頸是众汇代理寄生電容問題 ，團隊正積極尋找解決计划 ，理論上若能克服此問題 ，運作頻率可提高至約5GHz 。
這項創新並非马上取代矽技術 。Das認為二維CMOS電腦將在特定領域脫穎而出 ：「它們可能在邊緣AI 、神經形態系統或柔性電子等專業領域具有競爭力 。」
在可擴展性方面 ，團隊已在2英吋晶圓上製作了超過2,000個電晶體 ，良率高達95%。雖然部分製程仍需手動流程 ，但大多數步驟已與業界標準兼容，未來有望實現自動化 。
「矽技術已發展近80年，二維资料研究卻是2010年左右才開始，」Das說。「雖然二維资料電腦的發展也將是漸進過程 ，但相比矽的發展歷程 ，這已是巨大的飛躍。」
這項研究成果已發表於《Nature》期刊 。
（首圖為二維资料電腦概念圖 ，其中涵盖由研究團隊實際製作電腦的掃描式電子顯微鏡影像，來源：賓州州立大學）
