Исследователи из Huawei совместно с командой Нанкинского университета представили в журнале Nature Electronics работу, посвященную созданию RISC-процессора на основе 2D-материалов. Эта технология открывает перспективу достижения рекордной плотности размещения транзисторов без использования оборудования для экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии, доступ к которому для китайских компаний ограничен санкциями. В будущем это может позволить КНР выпускать чипы, способные конкурировать с решениями лидеров отрасли вроде TSMC или Intel.
В основе разработки лежит использование дисульфида молибдена (MoS2) — двумерного полупроводника с гексагональной молекулярной структурой. Толщина слоя MoS2 составляет менее 1 нм, что сопоставимо с размером одного атома. Такие характеристики позволяют создавать транзисторы значительно меньшего размера, чем классические кремниевые аналоги, и размещать их на подложке с гораздо большей плотностью. Это дает возможность продлить действие закона Мура без необходимости увеличивать разрешающую способность литографических установок, которые уже практически достигли своих физических пределов.
«Мэнци-1000»: первый шаг к реализации стратегии
Разработанный учеными чип получил название «Мэнци-1000» (Mengqi-1000), что в переводе с китайского означает «начало мечты». Процессор содержит 1433 транзистора и имеет четырехслойную металлическую архитектуру. Плотность интеграции устройства составляет около 9336 транзисторов на 1 мм². Чип способен выполнять арифметические операции с многобитными данными параллельно и хранить информацию во встроенном регистровом файле, однако текущая рабочая частота остается на уровне 1 кГц.
Новинка является эволюционным продолжением работ китайских ученых: около года назад исследователи из Университета Фудань уже представляли 32-битный RISC-V процессор на элементах из дисульфида молибдена. Текущая разработка демонстрирует более высокий уровень зрелости и функциональности. Хотя проект пока не является прямой альтернативой современным техпроцессам, плотность транзисторов на MoS2 в эквивалентных нормах уже сопоставима с 2–3-нм техпроцессами TSMC.
Перспективы производства без EUV
Экспериментальный чип «Мэнци-1000» был произведен по нормам 0,5 мкм. Это доказывает, что при масштабировании технологии на более тонкие субмикронные техпроцессы Китай сможет создавать высокопроизводительные процессоры, не полагаясь на поставки новейшего литографического оборудования из-за рубежа.
Huawei официально заявила о намерении активно развивать направление оптимизации сигнальной структуры чипов с применением инновационных материалов, таких как дисульфид молибдена. Компания стремится компенсировать технологические ограничения, используя нестандартные подходы к производству полупроводников.
