Voor het eerst is een complete microprocessor gemaakt met alleen 2D-halfgeleidermateriaal. Productietechnisch is het een ramp maar het kán dus in principe wel, schrijven Weense onderzoekers in Nature Communications.

Eerder waren al diverse 2D-transistoren gemaakt en zelfs een paar primitieve schakelingen. Maar de chip met 115 samenwerkende 2D-transistoren van Thomas Mueller en collega’s lijkt toch wel een wereldrecord.

Als halfgeleider gebruiken ze molybdeendisulfide, een zogeheten overgangsmetaaldichalcogenide dat voor dergelijke doeleinden razendsnel aan populariteit wint. Elektrodes, contacten en verbindingsdraden bestaan uit goud op titanium, met aluminiumoxide als isolator in de transistor-gates. Er zit nog wel siliciumoxide onder, maar dat dient alleen als drager.

Het MoS₂ fabriceer je als één groot vel, via CVD-opdampen op saffier, waarna je het als een dekentje over de chip heen legt. Tot slot ets je de niet benodigde stukken weg.

Om het simpel te houden hebben de Oostenrijkers zich beperkt tot 1-bittechnologie en een tempo van 50 Hz, dat laatste vooral omdat hun meetapparatuur het anders niet kon bijhouden. Maar de chip bevat alles om op dat niveau te kunnen optellen, aftrekken en simpele programma’s af te werken. Alleen de klokpulsgenerator en het geheugen zijn extern, maar dat is voor microprocessoren niet ongebruikelijk.

Mueller geeft wel toe dat de kans heel groot is dat de afzonderlijke componenten het doen, maar dat er zo veel componenten zijn dat slechts een paar procent van zijn chips volledig blijkt te werken. Met de aantekening dat commerciële chips ook niet altijd voor 100 % deugen, maar dat in die ‘fouttolerante’ ontwerpen de nodige redundantie pleegt te zitten zodat een paar fabricagefoutjes geen kwaad kunnen.

bron: Nature Communications