Fabricado el transistor m¨¢s peque?o del mundo: tan solo 1 nan¨®metro de tama?o

Investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory de Berkeley (Estados Unidos) han fabricado un transistor de 1 nan¨®metro, llevando m¨¢s all¨¢ una de las limitaciones f¨ªsicas que las escalas tan reducidas imponen a los microchips actuales. Para conseguirlo han utilizado nanotubos de carbono y un material llamado disulfuro de molibdeno sobre la capa de silicio convencional.

El prototipo se ha fabricado utilizando disulfuro de molibdeno y la ayuda de nanotubos de carbono

La f¨ªsica impone un l¨ªmite a la carrera sin fin por la miniaturizaci¨®n de los componentes b¨¢sicos de la microelectr¨®nica, l¨ªmite al que siempre parece que nos estamos aproximando. La regla general es que cuanto m¨¢s peque?os son los transistores de un chip, mejor: eso permite crear procesadores m¨¢s r¨¢pidos, con menor consumo y de tama?o m¨¢s reducido (o con m¨¢s transistores en el mismo espacio). Ah¨ª es donde entran los l¨ªmites de la f¨ªsica: a partir de ciertos tama?os se sabe que los efectos cu¨¢nticos en los ¨¢tomos de que est¨¢n compuestos esos transistores har¨¢n inviable su funcionamiento.

Los expertos utilizan varias escalas clave en la fabricaci¨®n de los transistores de los microchips, que hoy en d¨ªa rondan los 14 nm (nan¨®metros, millon¨¦simas de mil¨ªmetro), aunque los de 22 y 32 nm tambi¨¦n son muy comunes. Los transistores de Intel en los chips de la familia Broadwell, Atom y Skylake son de 14 nm; algo similar sucede en los de Apple: los A9 y A10 son de 14 y 16 nm, fabricados por Samsung y TSMC. El siguiente salto tecnol¨®gico son los 10 nm (previstos para 2017) para pasar luego a los 5 nm hacia 2020. Pero estas aspiraciones de futuro son, de momento, meras conjeturas.

Pese a su ¨ªnfimo tama?o mantiene las propiedades el¨¦ctricas apropiadas para un transistor

NEC e IBM ya fabricaron en 2002 y 2003 transistores de 5 y 6 mm a modo de demostraci¨®n, y, posteriormente, otros de 10 nm con buen rendimiento, dando una pista acerca de que los nanotubos de carbono podr¨ªan ser el camino. Esto ha sido confirmado con la fabricaci¨®n de demostraci¨®n del transistor m¨¢s peque?o del mundo, de tan solo 1 nm, en el Berkeley Lab. El trabajo completo con todos los detalles ya se ha publicado en la revista Science.

Nuevos materiales para una nueva escala

El disulfuro de molibdeno que se ha utilizado reemplaza al silicio como componente de las puertas del transistor. Tiene propiedades interesantes, seg¨²n sus creadores, especialmente su buen comportamiento el¨¦ctrico. Esto permite encenderlo y apagarlo millones de veces por segundo, como los transistores actuales de los microchips. El nanotubo de carbono se emplea durante su fabricaci¨®n porque los sistemas convencionales, como la litograf¨ªa, no sirven a esa escala. Adem¨¢s, se aprovecha su estructura cil¨ªndrica a modo de electrodos, con buen comportamiento.

Con elementos as¨ª de peque?os pueden crearse chips m¨¢s peque?os, r¨¢pidos y eficaces

El avance que supone este transistor es interesante, pero los investigadores avisan de que se trata tan solo de una demostraci¨®n cient¨ªfica, como las que ya hicieran IBM, NEC, Toshiba y otros hace m¨¢s de una d¨¦cada: ¡°Es una prueba de concepto. Ni hemos empaquetado miles de millones de transistores en un chip ni hemos desarrollado los sistemas para evitar las complicaciones t¨ªpicas que surgen durante el proceso de fabricaci¨®n. Pero es importante haber demostrado que ya no estamos limitados a 5 nm con el tama?o de las puertas de los transistores. La Ley de Moore podr¨¢ seguir cumpli¨¦ndose si somos capaces de utilizar los materiales, arquitectura e ingenier¨ªas adecuadas¡±, advierten.