폰 노이만 컴퓨팅을 넘어서기 위한 차세대 2D 물질: 전망

전통적인 Dennard scaling (데너드 스케일링)의 종말과 메모리 대역폭(memory bandwidth) 및 산술 처리량(arithmetic throughput) 사이의 격차 심화는 폰 노이만 (von Neumann) 구조의 분리를 일시적인 현상이 아닌 구조적 병목 현상(bottleneck)으로 만들었습니다. 원자 단위로 얇은 기하학적 구조, 전기적으로 조절 가능한 캐리어 밀도(carrier densities), 그리고 큰 광학적 응답(optical responses)을 가진 2차원 (2D) 물질은 데이터를 저장하는 곳에서 직접 계산하고, 클록 사이클(clock cycles) 대신 이벤트를 처리하며, 워크로드(workload)를 광학 영역(optical domain)으로 전환하는 소자를 구축할 수 있는 통합 플랫폼을 제공합니다. 본 전망(perspective)에서는 세 가지 수렴하는 추진 방향에 따른 진척 상황을 조사합니다: 확장 가능한 채널 물질로서의 그래핀(graphene) 및 그래핀 나노리본(graphene nanoribbon) 트랜지스터, 인메모리 아날로그 컴퓨팅(in-memory analog compute)을 위한 산화물(oxide) 및 2D 통합 멤리스터(memristors), 그리고 광학 컴퓨팅 프리미티브(optical computing primitives)를 위한 실리콘 호환 2D 광자(photonic) 및 열 방출기(thermal-emitter) 구조입니다. 우리의 핵심 논지는 2D 물질 커뮤니티가 지난 10년 동안 기록적인 소자들을 만들어내는 데 집중해 왔으며, 향후 10년은 이 중 세 가지를 단일 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer) 위에 가장 먼저 통합하는 이가 결정할 것이라는 점입니다.