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2D電腦｜首台二維材料電腦面世
By 信報財經新聞 on June 19, 2025
原文刊於信報財經新聞「CEO AI⎹ EJ Tech——未來報告」
矽是常見的半導體材料，技術發展至今約80年，已廣泛應用於智能手機、電腦、電動車等產品。相反，有關二維材料的研究則較新，到2010年左右才算真正興起，而美國賓夕法尼亞州立大學成功以二維材料（厚度僅為一個原子），研發首台能夠簡單操作的2D「互補式金屬氧化物半導體」（CMOS）電腦。
高效低功耗 微型化新出路
CMOS技術需要n型及p型半導體協同工作，才能實現高效能、低功耗的目標。不過，其製作過程不使用矽，而是以兩種不同的二維材料，開發兩種類型的電晶體，分別是用於n型電晶體的二硫化鉬（Molybdenum Disulfide），以及用於p型電晶體的二硒化鎢（Tungsten Diselenide）。
下一步，團隊通過「金屬有機化學氣相沉積」（MOCVD）技術，在藍寶石晶圓上製造二維CMOS平台，製成每種類型的晶體管超過1000個。測試後發現，2D CMOS電腦能夠在3V低電壓下運作，並以25kHz運作時脈執行簡單的邏輯運算。相關論文發表在學術期刊《自然》。
研究負責人、賓夕法尼亞州立大學阿克利工程學教授兼工程科學與力學教授達斯（Saptarshi Das）指出，「矽材料透過「場效電晶體」（FET）微型化，推動電子技術顯著進步，但隨裝置縮小，性能開始下降。相比之下，二維材料在原子厚度下，仍能保持其優異的電子特性，為未來發展提供一條希望道路。」
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