دانشمندان در چین پیچیده‌ترین ریزپردازنده نیمه‌رسانای دوبعدی (2D) جهان را توسعه داده‌اند که ضخامتی کمتر از یک نانومتر دارد.
در زمانی که مدارهای مجتمع مبتنی بر سیلیکون به محدودیت‌های فیزیکی کوچک‌سازی نزدیک می‌شوند، دانشمندان در سراسر جهان به مواد دوبعدی مانند مولیبدن دی‌سولفید (MoS2) و تنگستن دی‌سلنید (Tungsten diselenide) برای ساخت ریزپردازنده‌ها روی آورده‌اند.
این مواد معمولاً فقط به ضخامت یک اتم هستند و خواص فیزیکی قابل‌توجهی برای عملکردهای متحول‌کننده در مدارهای نسل بعدی از خود نشان می‌دهند.
رایانش با عملکرد بالا
این ریزپردازنده با نام پردازنده لینگیو (Lingyu CPU) توسط شرکت ری‌وی‌آی تکنالوجیز (RiVAI Technologies) توسعه یافته است. این تراشه همچنین اولین تراشه سرور RISC-V با عملکرد بالا و کاملاً خودساخته در چین است.
این تراشه سرور RISC-V که برای پشتیبانی از رایانش با عملکرد بالا طراحی شده است، می‌تواند از مدل‌های زبانی بزرگ متن‌باز مانند دیپ‌سیک (DeepSeek) نیز پشتیبانی کند.
تحقیقات منتشر شده در مجله Nature نشان می‌دهد که دانشمندان چینی یک ریزپردازنده با معماری رایانش مجموعه دستورالعمل کاهش‌یافته (RISC-V) معرفی کرده‌اند که قادر به اجرای دستورالعمل‌های استاندارد ۳۲ بیتی بر روی ۵۹۰۰ ترانزیستور MoS2 و یک کتابخانه کامل سلول استاندارد مبتنی بر فناوری نیمه‌رسانای دوبعدی است.
این کتابخانه شامل ۲۵ نوع واحد منطقی است. در راستای پیشرفت‌های مدارهای مجتمع سیلیکونی، محققان همچنین جریان فرآیند و طراحی مدارهای منطقی دوبعدی را به صورت مشترک بهینه‌سازی کرده‌اند.
روش‌شناسی ساخت و طراحی
محققان در این مطالعه گفتند: «روش‌شناسی ترکیبی ساخت و طراحی ما بر چالش‌های قابل توجه مرتبط با یکپارچه‌سازی مدارهای دوبعدی در مقیاس ویفر غلبه کرده و نمونه اولیه پیشگامی از یک ریزپردازنده MoS2 را امکان‌پذیر ساخته است که پتانسیل فناوری مدار مجتمع دوبعدی فراتر از سیلیکون را نشان می‌دهد.»
این تراشه می‌تواند از مجموعه دستورالعمل‌های برداری، عرض برداری فوق‌العاده وسیع پشتیبانی کند و قدرت محاسباتی قوی‌تری برای رفع نیازهای محاسباتی متنوع مانند یادگیری ماشین ارائه دهد.
مجموعه دستورالعمل متن‌باز
ریسک-وی (RISC-V) یک مجموعه دستورالعمل متن‌باز است که به شرکت‌های چینی اجازه می‌دهد بدون محدودیت‌های خارجی، پردازنده‌ها را طراحی و تولید کنند. تلاش برای پذیرش RISC-V در واکنش به تنش‌های تجاری جاری و تحریم‌هایی صورت می‌گیرد که دسترسی چین به تراشه‌های پیشرفته ساخت خارج را محدود کرده است.
گزارش‌ها نشان داده‌اند که پردازنده حاصل شامل ۵۹۰۰ ترانزیستور مجزا است و قادر به پیاده‌سازی نسخه کامل ۳۲ بیتی مجموعه دستورالعمل RISC-V می‌باشد، که لزوماً به معنای گنجاندن مدارهای پیچیده‌ای مانند رمزگشای دستورالعمل RISC-V است. در عین حال، برخی جنبه‌ها عمداً ساده نگه داشته شده‌اند؛ در حالی که می‌تواند جمع دو عدد ۳۲ بیتی را انجام دهد، این کار را با عملیات بر روی یک بیت در هر زمان انجام می‌دهد، به این معنی که ۳۲ چرخه ساعت برای انجام عملیات طول می‌کشد.
در دوران اخیر، به دلیل محدودیت‌های ذاتی نیمه‌رساناهای حجیم معمولی، جستجو برای نیمه‌رساناهای پساسیلیکونی تشدید شده است. اما این مواد با مشکلاتی مانند کاهش سد ناشی از درین (drain-induced barrier lowering)، تخریب تحرک‌پذیری ناشی از پراکندگی سطحی (interfacial-scattering-induced mobility degradation) و نسبت محدود جریان روشن/خاموش که توسط پهنای باند نیمه‌رسانا تعیین می‌شود، دست و پنجه نرم می‌کنند.
گزارش‌ها نشان دادند که این چالش‌ها باعث جستجو برای مواد پیشرفته‌تر شده‌اند و نیمه‌رساناهای دوبعدی (2D) با ضخامت لایه اتمی به عنوان یک راه‌حل بالقوه مطرح شده‌اند.