Silicio ha tenido una muy buena ejecución como el material en el que se basan todos nuestros dispositivos electrónicos, pero está comenzando a alcanzar sus límites. Ahora hay un nuevo competidor para ejecutar nuestras computadoras y teléfonos inteligentes: los nanotubos de carbono.
Los científicos acaban de fabricar el chip de computadora en funcionamiento más grande hasta la fecha con este material sumamente prometedor. Y podría representar el comienzo de un tipo completamente nuevo de revolución informática.
A medida que los transistores de silicio (los dispositivos que transportan los 1s y 0s de las computadoras) comienzan a toparse con los límites de la física en términos de tamaño y densidad, la evidencia hasta ahora apunta a que los nanotubos de carbono son una opción más rápida y eficiente en términos de energía.
Los procesadores (muchos transistores agrupados) hechos de nanotubos de carbono podrían ayudar a la informática a dar el siguiente salto adelante.
En este nuevo estudio, los investigadores utilizaron láminas de carbono enrolladas, cada una de un átomo de espesor, para formar 14,000 transistores de efecto de campo de nanotubos de carbono (CNFET), en comparación con un intento anterior en 2013 que manejó 178 transistores.
(MIT)
"Este es, con mucho, el chip más avanzado hecho de cualquier nanotecnología emergente que sea prometedor para la computación de alto rendimiento y eficiencia energética". dice el científico informático Max Shulaker, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
"Existen límites para el silicio. Si queremos seguir obteniendo ganancias en la informática, los nanotubos de carbono representan una de las formas más prometedoras para superar esos límites. (El documento) reinventa por completo la forma en que construimos chips con nanotubos de carbono".
El procesador de 16 bits (cuantos más bits, más complejidad) era incluso lo suficientemente funcional como para ejecutar un programa básico, produciendo las palabras "¡Hola, mundo! Soy RV16XNano, hecho de CNT" (Transistores de nanotubos de carbono).
Lo que es aún más impresionante es que el intento anterior de un chip involucró solo uno por bit.
Si bien los nanotubos de carbono tienen un gran potencial, su fabricación en transistores es un verdadero desafío. Esto se debe a defectos en el material que significan que algunos CNFET no mantienen sus propiedades de semiconductores (la capacidad de conducir una corriente cuando se aplica voltaje), mientras que otros se agrupan y perjudican el funcionamiento del procesador.
Ambos problemas fueron superados por los investigadores. Una de las soluciones involucraba diseñar diseños de circuitos que no se verían afectados por ningún CNFET que no fuera semiconductor como debería ser, permitiendo un poco más de margen de error en los procesos de fabricación.
Actualmente, el material utilizado en estos chips requiere 99.999999 por ciento de pureza, lo cual es prácticamente imposible. La nueva técnica solo requiere una pureza del 99.99 por ciento, que todavía suena alta, pero en realidad es 10.000 veces menos.
Si bien el equipo modificó varias partes del proceso de fabricación, incluida la adición de una capa de compuesto de óxido, gran parte del proceso de construcción del procesador es el mismo que con el silicio, y eso es un buen augurio para eventualmente reemplazar el silicio con nanotubos de carbono.
"Este trabajo da un gran paso adelante y se acerca mucho más a un chip comercial", dijo el físico Yanan Sun de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China, que no participó en la investigación. Naturaleza.
Estos son tiempos prometedores para los informáticos que buscan explorar un mundo de máquinas que van más allá de las limitaciones del silicio: encontrar un reemplazo para el silicio también es una parte importante del desarrollo computadoras cuánticas prácticas.
Sin embargo, todavía no hemos llegado hasta allí: lo que estamos viendo aquí es una prueba de concepto que aún no se ha demostrado que sea más rápida o más eficiente en energía que un procesador de silicio comparable. El equipo admite que hay mucho margen de mejora.
Sin embargo, 14,000 transistores es un gran paso adelante de 178 transistores, y con las mejoras realizadas en el proceso de fabricación, los investigadores estiman que estos chips podrían ser viables dentro de cinco años.
"Creemos que ya no se trata de si, sino cuándo" dice Shulaker.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.