Un equipo de ingenieros de la Universidad de Fudan ha logrado diseñar, construir y poner en funcionamiento un microprocesador de 32 bits basado en la arquitectura RISC-V, utilizando disulfuro de molibdeno en lugar de silicio como componente semiconductor. Esta innovadora investigación ha sido publicada en la revista Nature.
Históricamente, la mayoría de los microprocesadores se han fabricado con silicio, un material que ha demostrado ser eficaz durante varias décadas. Sin embargo, a medida que los investigadores intentan miniaturizar aún más los procesadores, se han encontrado con limitaciones en el silicio, ya que no es posible hacerlo más delgado. Esto ha llevado a muchos científicos a explorar materiales bidimensionales como el grafeno, aunque este último presenta dificultades, ya que actúa como un conductor y no como un semiconductor.
Innovaciones en el uso del disulfuro de molibdeno
En este estudio, el equipo de investigación utilizó una forma casi bidimensional de disulfuro de molibdeno, compuesto por capas de moléculas individuales. Aunque estas capas no son completamente bidimensionales debido a la forma en que se unen, su delgadez permite nuevas posibilidades en la fabricación de circuitos integrados. Para la creación del procesador, los investigadores colocaron estas láminas sobre un sustrato de zafiro.
Debido a la delgadez de las láminas de disulfuro de molibdeno, los investigadores debieron conectar los transistores utilizando alambres en lugar de realizar un simple dopaje, como se hace con el silicio. A continuación, ajustaron los umbrales de voltaje mediante estos cables y añadieron puertas lógicas para crear inversores de modo de agotamiento.
El equipo determinó la máxima demora de procesamiento del chip analizando la distancia del camino más largo entre los transistores, lo que resultó en una velocidad de reloj en el rango de kilohertz. Los resultados mostraron un rendimiento medio general de aproximadamente el 99,9%, con un rendimiento a nivel de chip del 99,8%.
El microprocesador final construido por el equipo contaba con 5,900 transistores y era completamente capaz de ejecutar la versión de 32 bits del conjunto de instrucciones RISC-V. Para demostrar su funcionalidad, el equipo realizó operaciones de suma entre dos números de 32 bits.
El equipo de Fudan sugiere que su chip es probablemente el microprocesador no basado en silicio más sofisticado jamás fabricado. No obstante, también reconocen que su creación aún no está lista para aplicaciones en el mundo real, aunque consideran que, con algunas modificaciones, podría utilizarse para aplicaciones rudimentarias en nichos específicos que requieran voltajes extremadamente bajos.
Más información:
Peng Zhou, A RISC-V 32-bit microprocessor based on two-dimensional semiconductors, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08759-9. www.nature.com/articles/s41586-025-08759-9
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