Развитие вычислительной техники десятилетиями было связано с уменьшением транзисторов и увеличением их числа на микросхемах. Такой подход позволяет повышать производительность устройств, а стремительный рост искусственного интеллекта сделал эту гонку особенно интенсивной. Однако инженеры всё чаще задаются вопросом, насколько маленькими могут стать транзисторы и обязательно ли дальнейшее уменьшение остаётся главной целью.
Транзистор работает как электрический переключатель, который включает и выключает ток. В современных устройствах миллиарды таких элементов срабатывают примерно четыре миллиарда раз в секунду, обеспечивая обработку и хранение нулей и единиц. Благодаря этому функционируют поисковые системы, центры обработки данных для искусственного интеллекта и обычные электронные устройства.
Чем меньше транзисторы, тем больше их можно разместить на одном кристалле, что обычно повышает скорость и функциональность микросхемы. Исследователи уже создали экспериментальные устройства, в которых один атом управляет потоком электронов, хотя остальные части таких конструкций пока значительно крупнее. В исследовании, опубликованном в июне 2026 года в журнале Nature Nanotechnology, учёные использовали двумерные полупроводники, включая дисульфид вольфрама, и получили транзисторы с нанолентой шириной канала 25 нанометров — около 0,00025 толщины человеческого волоса.
Двумерные полупроводники состоят из одного или нескольких атомных слоёв. Благодаря малой толщине электрическим током в них можно управлять точнее, чем в традиционном кремнии, что открывает путь к созданию ещё более компактных транзисторов. По словам профессора электротехники и вычислительной техники Технологического института Джорджии Сумана Датты, в ближайшее десятилетие кремниевые элементы продолжат уменьшаться, но медленнее, чем раньше, а дальнейший заметный прогресс может потребовать перехода к атомарно тонким материалам.
Размер — не единственный фактор при разработке микросхем. Создание нового чипа требует огромных затрат на исследования, проектирование и строительство производства, а лабораторный прототип ещё необходимо научиться надёжно выпускать миллиардами и по приемлемой цене. Важна и энергоэффективность: если число транзисторов растёт, но каждый из них не потребляет меньше энергии, общий расход устройства увеличивается. По данным Live Science, современные графические процессоры Nvidia для центров обработки данных потребляют 1,4 киловатта, а следующая модель, согласно оценкам, будет расходовать почти на киловатт больше; около половины энергии превращается в избыточное тепло.
Из-за ограниченного пространства инженеры развивают трёхмерные конструкции, размещая транзисторы друг над другом, а не только уменьшая их размер. Такой подход позволяет повысить мощность микросхем даже при умеренном сокращении отдельных элементов. Развитие искусственного интеллекта усиливает спрос на быстрые и экономичные чипы, которые могут сделать электронику компактнее, увеличить время работы аккумуляторов и снизить стоимость устройств. Суман Датта отметил, что уменьшать транзисторы будут до тех пор, пока сохраняется возможность контролировать физические процессы и оправдывать затраты на производство.