由英国伦敦玛丽女王大学、诺丁汉大学和格拉斯哥大学的科学家组成的团队获得了一项价值 600 万英镑的 EPSRC 计划资助，名为 “利用超低能耗 2D 材料和器件（NEED2D）实现净零和人工智能革命”。该项目将开发高能效、原子级超薄半导体，以大幅降低人工智能数据中心和高性能计算的电力需求。
在伦敦玛丽女王大学的领导下，该团队将与众多制造商和多家研究机构（超过 20 家合作伙伴为该项目提供了超过 200 万英镑的资金）合作，开发新材料，并制作革命性的低能耗电子设备（如晶体管）原型。这将使英国超越传统材料，利用创新的二维半导体建立新的电子工业。
领导该项目的伦敦玛丽女王大学材料科学教授科林-汉弗莱斯爵士说： “世界各国政府正在花费数十亿美元建设风能、太阳能、核能和天然气发电站，以满足人工智能数据中心的巨大能源需求。我们的方法是从源头上解决问题：首先减少这些中心的耗电量。
为此，我们将使用最新的新型材料，即原子厚度极薄的二维材料。这将节省数据中心和计算机所需能源的 90% 以上，降低电力成本，并有助于实现 “零净能耗”。
人工智能的能源需求正以惊人的速度增长。国家电网预测，到 2034 年，英国数据中心的用电需求将增加六倍，达到总用电量的 30%。这将耗费数十亿英镑，并威胁到气候目标。二维半导体已成为建立更可持续的人工智能产业的领先技术，同时还能促进英国经济的发展。
科林-汉弗莱斯说： “包括台积电（TSMC）、英特尔（Intel）和三星（Samsung）在内的领先半导体行业已经认识到二维材料是未来的发展趋势，并将其列入了 2040 年的技术路线图。我们的愿景是在2040年之前，使英国成为超低能耗2D设备的世界领导者。”
除了人工智能数据中心，二维材料还可用于大幅降低包括智能手机在内的其他设备的能源成本。“你将需要每周给手机充电，而不是每天！”科林-汉弗莱斯说。科林-汉弗莱斯说。
正在开发的新型二维材料，包括石墨烯和相关化合物，在缩小到二维时，其携带电荷的效率远高于硅；这是该技术的未来需求。这些新材料中的电子移动速度比硅快得多，从而实现了超低功耗计算并减少了热量浪费。它们也是微型化、三维堆叠和新计算架构（如量子和神经形态系统）的理想选择。
诺丁汉大学物理学教授、项目副负责人阿玛利亚-帕塔内（Amalia Patanè）说： “我们对研究的潜在影响和项目的综合方法感到非常兴奋，该方法涵盖了从计算建模、材料合成到设备制造和工业参与的各个环节。二维半导体的行为方式与块状（三维）半导体有着本质的不同，其独特的电子特性可以在原子尺度上支持全新的效应。我们将推进二维半导体的精确工程，突破我们所能创造、探测和利用的极限”。
格拉斯哥大学先进半导体教授大卫-莫兰（David Moran）评论说： “这是一个真正令人兴奋的项目，它将利用格拉斯哥大学詹姆斯-瓦特纳米制造中心广泛的最先进半导体制造和原型设计能力，以及玛丽女王大学和诺丁汉大学的互补能力，开发出真正的下一代低功耗电子设备和系统”。
伦敦玛丽女王大学、诺丁汉大学和格拉斯哥大学是全球公认的二维材料和半导体研究领域的领导者，其世界一流的团队在合成、表征和器件集成方面取得了突破性进展。科林-汉弗莱斯还通过他的公司 Paragraf 展示了石墨烯在工业规模上的潜力。这个新项目以这些成功为基础，从基础科学到原型设备，实现了用新型二维材料制造复杂的半导体设备，如晶体管。
英国已经拥有欧洲最大的数据中心市场，伦敦是其中心枢纽。用低功耗的二维晶体管取代浪费能源的硅芯片，将有助于确保英国继续成为有吸引力的技术投资地，同时证明能源转型的经济潜力。
随着英国电网面临前所未有的需求，这项研究有望帮助英国实现其气候目标，同时建立一个革命性的新微电子产业，创造就业机会和财富，并降低我们的电力成本。
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