美国发明世界上第一台无硅二维计算机！后硅时代来临？

以下文章来源于徐德文科学频道，作者徐德文

重磅消息！美国宾夕法尼亚州立大学6月11日在顶级期刊《自然》上发表了一项震撼科技界的研究成果：他们成功制造出世界第一台完全不依赖硅材料的二维计算机！这台基于原子级厚度材料的计算机能够执行基本运算，标志着人类可能正式迈入"后硅时代"。要知道，硅材料统治半导体世界已经80年了，这次突破究竟意味着什么？让我们一起揭开这个科技奇迹的面纱。

🤔硅材料怎么了？为什么要抛弃它？

硅已经"累了"。还记得纸张对折吗？你把一张纸不断对折，折到第7次就很困难了。硅芯片也是如此——越做越小，性能反而开始下降。物理定律说：嘿，老硅，你的极限到了！

🤔这个"二维材料"到底是什么神奇东西？

就是"超薄片"。二维材料只有一个原子那么厚！比头发丝薄30万倍。但神奇的是，它们在如此薄的情况下，电子性能依然强悍。

🤔他们用了什么材料来造这台计算机？

二硫化钼（MoS₂）和二硒化钨（WSe₂）。听起来很复杂？其实就是两种超薄的"智能薄片"，一个负责处理正电荷，一个负责处理负电荷。它们搭档合作，就能让电脑运转起来。

🤔这台计算机性能如何？能玩游戏吗？

别想太多，它现在还是个"学步宝宝"。运行频率只有25千赫兹，相当于上世纪70年代的水平。但重点不在速度，而在于它证明了一件事：没有硅，地球照样转！这就像莱特兄弟的第一架飞机，飞得不高不远，但意义重大。

🤔那它有什么优势让科学家这么兴奋？

三个字——"省电王"！功耗只有皮瓦级别（10⁻¹²瓦），这是什么概念？就是用一节5号电池能让它运行几千年！未来的手机可能充一次电用一辈子。

🤔制造难度大吗？能量产吗？

目前还很"娇贵"。需要用到金属有机化学气相沉积技术，听起来就很高大上对吧？科学家们制造了超过1000个晶体管才搭建成这台计算机。但好消息是，这项技术已经证明可以大规模制造。

🤔什么时候能用上这种技术？

耐心点，罗马不是一天建成的。研究负责人说得很实在：硅技术发展了80年，二维材料才研究了15年。但考虑到现在科技发展的速度，也许10-20年内就能看到实用化产品。

🤔这对我们普通人意味着什么？

未来的手机可能薄如纸片，电脑可能贴在墙上当壁纸，可穿戴设备轻得让你感觉不到存在。最重要的是，它们几乎不耗电，真正实现"用不完的电量"。

🤔为什么这项研究能发表在《自然》上？

因为它"捅破了天花板"！《自然》是科学界的"奥斯卡"，只发表最重要的突破性研究。这项工作首次证明了完全不用硅也能造出计算机，这在科学史上具有里程碑意义。

🤔中国在这个领域怎么样？

二维材料研究是全球热点。虽然这次突破来自美国，但中国在二维材料研究方面也非常活跃，多所高校和科研院所都在相关领域有重要进展，并且也有论文发表在顶级期刊上。科技无国界，重要的是人类文明的整体进步。

这台看似简陋的"二维计算机"，实际上可能正在开启一场静悄悄的技术革命。虽然距离实用化还有距离，但正如任何伟大的发明一样，它的价值不在于今天能做什么，而在于明天可能改变什么。也许多年后回看，2025年的今天就是"后硅时代"的起点。

参考文献：

Ghosh, S., Zheng, Y., Rafiq, M. et al. A complementary two-dimensional material-based one instruction set computer. Nature 642, 327–335 (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08963-7

宾夕法尼亚州立大学官方新闻发布，2025年6月11日