Un microprocesador RISC-V de 32 bits basado en semiconductores bidimensionales

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería eléctrica
• Ingeniería informática

Sus antecedentes:

• Los semiconductores convencionales a granel se enfrentan a limitaciones como la reducción de la barrera inducida por el drenaje y las relaciones de encendido / apagado de corriente restringidas.
• Los semiconductores bidimensionales (2D) ofrecen una alternativa prometedora debido a su espesor de capa atómica y sus propiedades electrónicas únicas.
• A pesar de los avances en el crecimiento y la fabricación de materiales 2D, la integración de un gran número de transistores sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la viabilidad de circuitos integrados avanzados utilizando tecnología de semiconductores 2D.
• Desarrollar un microprocesador funcional basado en transistores de disulfuro de molibdeno (MoS2).
• Para crear una biblioteca de células estándar completa para circuitos lógicos 2D.

Principales métodos:

• Fabricación de un microprocesador de arquitectura de computación de conjuntos de instrucciones reducidos (RISC-V) que utiliza 5.900 transistores MoS2.
• Desarrollo de una biblioteca de células estándar que comprende 25 tipos de unidades lógicas basadas en la tecnología de semiconductores 2D.
• Co-optimización del flujo del proceso de fabricación y diseño para circuitos lógicos 2D, reflejando los avances de los circuitos integrados de silicio.

Principales resultados:

• Ejecución exitosa de instrucciones estándar de 32 bits en el microprocesador RISC-V basado en MoS2.
• Establecimiento de una biblioteca de células estándar completa para la tecnología de semiconductores 2D.
• Superar desafíos significativos en la integración a escala de obleas de circuitos 2D a través de una metodología combinada de fabricación y diseño.

Conclusiones:

• El prototipo de microprocesador MoS2 desarrollado ejemplifica el potencial de la tecnología de circuito integrado 2D como sucesor del silicio.
• Los circuitos lógicos integrados 2D demuestran un camino viable hacia dispositivos electrónicos escalables de alto rendimiento.
• Este trabajo supera obstáculos críticos en la integración a escala de obleas, permitiendo la próxima generación de electrónica avanzada.