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Cómo superar la ley de Moore: hablando de la tecnología de transistores del futuro

Métodos alternativos de desarrollo

La ley de Moore empieza a perder relevancia. La cantidad de transistores en un chip todavía se duplica, pero no cada dos años. El hecho es que los transistores de silicio se están acercando a su límite tecnológico.

Hoy hablaremos sobre materiales que pueden reemplazar al silicio y daremos una breve descripción de los nuevos enfoques para la fabricación de dispositivos semiconductores.

Nuevos materiales

Uno de los principales «sustitutos» del silicio puede ser nanotubos de carbon Son cilindros con un espesor de pared de un átomo de carbono. Estos transistores cambian unas cinco veces más rápido que los clásicos.

Uno de los primeros prototipos fue presentado por un grupo de ingenieros estadounidenses hace tres años. La tecnología debería encontrar aplicaciones en la electrónica flexible.

Los ingenieros llaman a otros dos materiales prometedores dióxido es seleniuro de hafnio… El primero se utiliza en microelectrónica desde 2007.

La reorganización de la estructura cristalina de esta sustancia permite aumentar cuatro veces su constante eléctrica, y las puertas del transistor de dióxido de hafnio reducen la influencia del efecto túnel.

En cuanto al segundo material, debería ayudar a miniaturizar los transistores modernos. Los seleniuros mismos son muy delgados: tres átomos de espesor. Además, tienen buenos indicadores de consumo energético.

El equipo de científicos ya ha logrado crear varios prototipos funcionales. Ahora los ingenieros están pensando en cómo conectar dispositivos tan pequeños y están desarrollando almohadillas de contacto compactas.

También vale la pena señalar dicho material. disulfuro de molibdeno. Por sí mismo, es un semiconductor pobre con propiedades más bajas que el silicio. Sin embargo, la Universidad de Notre Dame descubrió que los transistores de película delgada de molibdeno tienen propiedades únicas. No llevan corriente cuando están apagados y requieren poca potencia de conmutación.

Hace dos años se presentó un prototipo de un dispositivo de este tipo en un laboratorio de Berkeley. Su ancho es de solo un nanómetro. Los desarrolladores están convencidos de que estos transistores están destinados a ampliar la ley de Moore.

Métodos alternativos de desarrollo

El primer método se basa en transistores piezoeléctricos… Están compuestos por componentes piezoeléctricos y piezorresistivos. El primero convierte los impulsos eléctricos en sonido, el segundo reacciona a las ondas sonoras y controla el transistor según su intensidad.

Los transistores piezoeléctricos son más eficientes energéticamente que los transistores de silicio, por lo que planean ser utilizados en dispositivos móviles. Sin embargo, también se pueden utilizar en centros de datos. La tecnología reducirá el costo de los equipos de enfriamiento. IBM y los ingenieros del Laboratorio Nacional de Física de Gran Bretaña participan actualmente en desarrollos en esta área.

Otra opcion es transistor de giro. Tales dispositivos no funcionan con electrones, sino con los suyos. espaldas (momento angular de partículas elementales). Los espines se mueven bajo la influencia de un campo magnético externo, que los ordena en una dirección. El resultado es una corriente de rotación. Estos transistores consumen varias veces menos energía que los de silicio.

El concepto de transistor de espín se introdujo en la década de 1990. Desde entonces, grandes empresas, como Intel, han trabajado en esta dirección, pero el momento en el que los dispositivos giratorios van más allá del laboratorio aún está muy lejos.

/ Foto de RawPixel PD

Además de los transistores piezoeléctricos y de giro, vale la pena señalar y transistor metal-aire. Son similares a los MOSFET clásicos, pero su drenaje y fuente están hechos de metal. La descarga y la fuente se encuentran a 30 nm de distancia entre sí e intercambian cargas utilizando la emisión de campo.

Un equipo de ingenieros australianos de la Universidad de Melbourne está desarrollando transistores de metal a aire. La frecuencia de funcionamiento de dichos dispositivos debería alcanzar los cientos de gigahercios. A largo plazo, la tecnología aumentará el rendimiento del hardware en los centros de datos.

En general, es demasiado pronto para hablar de un reemplazo único y completo de los transistores de silicio clásicos. Los avances en esta área están en marcha y quizás se produzca un gran avance en un futuro próximo. Por ejemplo, los transistores de metal a aire ya se están preparando para ingresar al mercado. Esto podría suceder en solo dos años.

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