Dalam pencapaian terobosan, para peneliti telah membangun komputer fungsional pertama yang sepenuhnya terbuat dari material dua dimensi (2D). Ini menandai langkah signifikan menuju penggantian silikon dalam mikroelektronika, menjanjikan penskalaan yang belum pernah terjadi sebelumnya dan peningkatan kinerja.
Terobosan, yang dilaporkan oleh Ghosh dkk., melibatkan komputer set instruksi tunggal (OISC) semikonduktor oksida-logam komplementer (CMOS) yang dibangun menggunakan material 2D seperti molibdenum disulfida (MoS₂) dan tungsten diselenida (WSe₂). Material ini, yang dicirikan oleh ketebalan skala atom dan mobilitas pembawa yang sangat baik, menawarkan keuntungan yang menarik dibandingkan dengan semikonduktor berbasis silikon tradisional. Perkembangan ini mendefinisikan kembali jalur menuju pengintegrasian material ini dalam sirkuit kompleks.
Tim merekayasa platform CMOS dengan mengintegrasikan transistor efek medan (FET) MoS₂ tipe-n dan WSe₂ tipe-p area-luas. Pendekatan ini memungkinkan operasi komplementer yang efektif. Sirkuit CMOS 2D terintegrasi menunjukkan operasi fungsional di bawah 3 volt, dengan frekuensi switching mencapai hingga 25 kHz. Sistem ini juga menunjukkan konsumsi daya yang sangat rendah, beroperasi dalam rentang pikowatt.
Karakteristik daya ultra-rendah ini sangat diinginkan untuk aplikasi yang menuntut efisiensi energi, seperti elektronik yang dapat dikenakan dan perangkat biomedis yang dapat ditanamkan. Integrasi material ini yang berhasil membuka batas-batas menarik tidak hanya untuk elektronik logika, tetapi juga untuk optoelektronik, perangkat fleksibel, dan sensor. Penelitian ini menyoroti signifikansi praktis dari variabilitas perangkat dan rekayasa antarmuka dalam elektronik 2D.
Prototipe OISC mewujudkan arsitektur komputasi minimalis namun berfungsi penuh, yang menunjukkan blok bangunan penting dari logika digital yang diimplementasikan melalui teknologi semikonduktor 2D. Pekerjaan ini menegaskan potensi material 2D sebagai alternatif yang layak untuk silikon dalam logika CMOS dan merupakan tonggak dalam evolusi bidang tersebut. Dengan penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan, mikroprosesor berbasis material 2D berskala ultra, hemat energi dapat segera menjadi kenyataan.