電子工学：二次元半導体に基づくRISC-V 32ビットマイクロプロセッサー

従来のバルク半導体に固有の、ドレイン誘起障壁低下、界面散乱による移動度低下、半導体のバンド幅によって決まる電流オン/オフ比の制約といった限界に起因して、ポストシリコン半導体への探求が最近深まっている。こうした課題によって、より先進的な材料の探索が促され、原子層の厚さの二次元（2D）半導体が解決策の候補として浮上している。10年以上にわたる研究の後、最近のウエハースケール成長とデバイス製造における進展が2D半導体エレクトロニクスのブレークスルーにつながった。しかし、集積レベルはまだ数百個のトランジスターにとどまっている。今回我々は、5900個のMoS₂トランジスターで標準的な32ビット命令を実行できる縮小命令セット・コンピューティング・アーキテクチャー（RISC-V）マイクロプロセッサーと、2D半導体技術に基づく完全なスタンダード・セル・ライブラリーについて報告する。このライブラリーには、25タイプの論理ユニットが組み込まれている。我々は、シリコン集積回路の進歩に合わせて2D論理回路のプロセスフローと設計も共に最適化した。今回の製造方法と設計方法の組み合わせによって、2D回路のウエハースケール集積に伴う大きな課題が克服され、シリコンを超える2D集積回路技術の可能性を例示するMoS₂マイクロプロセッサーの先駆的なプロトタイプが実現可能になった。

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