Un conjunto de instrucciones basado en material bidimensional complementario

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería eléctrica
• Ingeniería informática

Sus antecedentes:

• Los desafíos de la escala de silicio requieren explorar nuevos materiales para la tecnología avanzada de semiconductores.
• Los materiales bidimensionales (2D) ofrecen un grosor atómico y una alta movilidad del portador como alternativas al silicio.
• El logro de la integración complementaria de óxido metálico y semiconductores (CMOS) con los materiales 2D sigue siendo un obstáculo importante.

Objetivo del estudio:

• Presentar una computadora de un conjunto de instrucciones 2D (OISC) basada en la tecnología CMOS.
• Demostrar la integración heterogénea de los transistores de efecto de campo (FET) de tipo n MoS2 y tipo p WSe2.
• Para superar los desafíos de integración y permitir circuitos electrónicos 2D de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Integración heterogénea de los FET de tipo n y tipo p.
• Optimización de la longitud del canal, dieléctrico de puerta de alto k, crecimiento del material y postprocesamiento del dispositivo.
• Adaptación de los voltajes de umbral para los FET 2D de tipo n y p para mejorar el rendimiento.

Principales resultados:

• Se han logrado altas corrientes de accionamiento y se ha reducido la fuga subumbral en los FET 2D.
• Funcionamiento del circuito habilitado por debajo de 3 V con una frecuencia de funcionamiento de hasta 25 kHz.
• Demostrado consumo de energía ultrabajo en el rango de picowatts y energía de conmutación tan baja como ~ 100pJ.

Conclusiones:

• El OISC 2D desarrollado representa un hito significativo en la aplicación de materiales 2D a la microelectrónica.
• Los parámetros de rendimiento proyectados con respecto a la tecnología de silicio indican el potencial de los materiales 2D.
• Se necesitan más avances, pero este trabajo significa un paso crucial hacia los circuitos integrados basados en materiales 2D.