IBM asegura que los transistores de nanotubos, que podrían ser cinco veces más veloces que los tradicionales, podrían salir al mercado alrededor del año 2020. De ser así, serían la esperanza de prolongar la vigencia de la Ley de Moore durante unos años más.
Por más de una década, los ingenieros han estado pregonando que se están quedando sin trucos para continuar reduciendo el tamaño de los transistores de silicio. Los más recientes chips de Intel tienen transistores de tan sólo 14 nanómetros (nm), pero los ingenieros siguen preguntándose cómo harán para seguir avanzando en la miniaturización de los chips de silicio, o en todo caso, qué reemplazará a este material en la elaboración de chips que pueda descender a umbrales de tamaño inferiores.
Un proyecto de IBM apunta a construir transistores en base a nanotubos de carbono, reemplazando a los de silicio, para el año 2020. Según la hoja de ruta de la industria de semiconductores, los transistores en ese punto deberán tener un tamaño de apenas 5 nm para continuar la tendencia a la miniaturización de los chips de computadoras. “Allí es donde el escalamiento del silicio se queda sin impulso”, señala Wilfried Haensch, quien lidera el proyecto de nanotubos en la compañía. “Los nanotubos son la única tecnología que se muestra capaz de evitar que los avances en poder de cómputo aminoren su paso, ofreciendo una forma práctica de construir transistores más pequeños y veloces”.
IBM construyó recientemente chips con 10.000 transistores de nanotubos, y actualmente se encuentra trabajando en un diseño de transistor que podría fabricarse sobre las obleas de silicio utilizadas en la industria actual con mínimos cambios en los métodos existentes de diseño y fabricación. El diseño fue elegido en parte basándose en simulaciones que evaluaron la performance de un chip con miles de millones de transistores. Esas simulaciones sugieren que el diseño elegido debería permitir que un microprocesador sea cinco veces más veloz que uno de silicio, usando la misma cantidad de energía.
El diseño elegido por IBM emplea seis nanotubos alineados en paralelo para dar forma a un singular transistor. Cada nanotubo tiene 1,4 nanómetros de ancho, alrededor de 30 nanómetros de largo y se encuentra a una distancia de aproximadamente ocho nanómetros de sus vecinos. Ambos extremos de los seis tubos están empotrados en electrodos que suministran corriente, dejando alrededor de 10 nanómetros de su longitud expuesta en el medio. Un tercer electrodo se ubica perpendicularmente bajo los tubos y conmuta al transistor entre un estado encendido o apagado, representando a los dígitos binarios 1 y 0.
Si bien IBM aún no resolvió el problema de cómo hacer a los transistores de nanotubos lo suficientemente pequeños como para producirlos en forma masiva, la empresa indica que ha dado pasos concretos y ha divisado procesos que resultarán aptos para la industria de semiconductores. Así y todo, por ahora los esfuerzos de IBM en torno a los nanotubos se mantienen dentro de sus laboratorios de investigación, y no en su unidad de producción masiva de semiconductores. Los investigadores aceptan el hecho de que el éxito no está garantizado; en particular, si los transistores de nanotubos no están listos para el año 2020, que será cuando la industria los necesitará, es probable que su ventana de oportunidad se vea cerrada.
Si los nanotubos no lo logran, no hay mucho más por el momento que muestre el potencial como para reemplazar al silicio en el mediano plazo. Los dispositivos que manipulan el giro de electrones individuales son el siguiente candidato más próximo, pero la tecnología está menos madura, y a diferencia de los nanotubos de carbono, no se comportan en forma similar a los transistores de silicio.
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