No es una exageración decir que el mundo moderno comenzó hace 75 años en un parque de oficinas anodino en Nueva Jersey.
Este fue el apogeo de Bell Labs. Establecido como el brazo de investigación de una compañía telefónica, se había convertido en un patio de recreo para científicos e ingenieros en la década de 1940. Este complejo de oficinas fue la fragua de innovación tras innovación: radiotelescopios, láseres, células solares y múltiples lenguajes de programación. Pero ninguno fue tan importante como el transistor.
Algunos historiadores de la tecnología han argumentado que el transistor, fabricado por primera vez en Bell Labs a fines de 1947, es el invento mas importante en la historia humana. Sea cierto o no, lo que no cabe duda es que el transistor ayudó a desencadenar una revolución que digitalizó el mundo. Sin el transistor, la electrónica tal como la conocemos no podría existir. Casi todos en la Tierra estarían experimentando un día a día muy diferente.
“Los transistores han tenido un impacto considerable en países de todos los niveles de ingresos”, dice manos saxena, miembro sénior del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos con sede en Nueva Jersey. “Es difícil subestimar el impacto que han tenido en la vida de casi todas las personas del planeta”. Medidor de Todun vicepresidente de los modernos Bell Labs, escribe en un correo electrónico.
¿Qué es un transistor, de todos modos?
Un transistor es, en pocas palabras, un dispositivo que puede encender o apagar una corriente eléctrica. Piense en ello como una puerta eléctrica que puede abrirse y cerrarse miles y miles de veces por segundo. Además, un transistor puede aumentar la corriente que pasa a través de él. Esas habilidades son fundamentales para construir todo tipo de dispositivos electrónicos, incluidas las computadoras.
En la primera década de la era del transistor, estos poderes fueron reconocidos cuando tres científicos de Bell Labs que construyeron el primer transistor (William Shockley, John Bardeen, Walter Brattain) ganaron el concurso de 1956. premio nobel de fisica. (En décadas posteriores, gran parte de la comunidad científica condenaría a Shockley por su apoyo a la eugenesia e ideas racistas sobre el coeficiente intelectual.)
Los transistores generalmente están hechos de ciertos elementos llamados semiconductores, que son útiles para manipular la corriente. los primer transistor, del tamaño de una palma humana, se formó a partir de un metaloide, germanio. A mediados de la década de 1960, la mayoría de los transistores se fabricaban con silicio, el elemento justo por encima del germanio en la tabla periódica, y los ingenieros empaquetaban los transistores en circuitos integrados complejos: la base de los chips de computadora.
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Durante décadas, el desarrollo de los transistores se ha ceñido a una regla empírica conocida como la ley de Moore: la cantidad de transistores que puede empaquetar en un circuito de última generación se duplica aproximadamente cada dos años. La ley de Moore, una palabra de moda en el mundo de los chips de computadora, ha sido durante mucho tiempo un cliché entre los ingenieros, aunque todavía permanece hoy.
Los transistores modernos tienen un tamaño de unos pocos nanómetros. El procesador típico en el dispositivo que está usando para leer esto probablemente incluye miles de millones de transistores en un chip más pequeño que una uña humana.
¿Cómo sería un mundo sin el transistor?
Para responder a esa pregunta, tenemos que ver qué reemplazó el transistor: no era el único dispositivo que podía amplificar la corriente.
Antes de su dominio, la electrónica se basaba en tubos de vacío: bombillas, generalmente hechas de vidrio, que contenían placas cargadas dentro de un interior sin aire. Los tubos de vacío tienen algunas ventajas sobre los transistores. Podrían generar más energía. Décadas después de que la tecnología quedara obsoleta, algunos audiófilos juraron que Los reproductores de música de tubo de vacío sonaban mejor que sus homólogos de transistores.
Pero los tubos de vacío son muy voluminosos y delicados (tienden a quemarse rápidamente, al igual que las bombillas incandescentes). Además, a menudo necesitan tiempo para “calentarse”, lo que hace que los dispositivos de tubo de vacío se parezcan un poco a los radiadores viejos y chirriantes.
El transistor parecía ser un reemplazo conveniente. “Los propios inventores de los transistores creían que el transistor podría usarse en algunos instrumentos especiales y posiblemente en equipos de radio militares”, dice Ravi Todi, actual presidente de la IEEE Electron Devices Society.
El primer transistor que salió al mercado fue un audífono lanzado en 1953. Poco después vino el radio de transistores, que se convirtió en un emblema de la década de 1960. Las radios de tubo de vacío portátiles existían, pero sin el transistor, las radios portátiles probablemente no se habrían convertido en el dispositivo omnipresente que inició la capacidad de escuchar música en cualquier lugar.
Pero incluso en los primeros años de la era de los transistores, estos dispositivos comenzaron a dispararse en número y, en algunos casos, literalmente. los Computadora de a bordo del programa Apollo, que ayudó a los astronautas a orientar su nave a través de maniobras en el espacio, se construyó con transistores. Sin él, los ingenieros habrían tenido que colocar un voluminoso dispositivo de tubo de vacío en una nave espacial pequeña, o los astronautas habrían tenido que depender de tediosos comandos desde tierra.
Los transistores ya habían comenzado a revolucionar las propias computadoras. A computadora construida justo antes del comienzo de la era del transistor—ENIAC, diseñado para realizar investigaciones para el ejército de EE. UU.— utilizó 18.000 tubos de vacío y llenó un espacio del tamaño de un salón de baile.
Con el tiempo, las computadoras de tubo de vacío se exprimieron en habitaciones más pequeñas. Incluso entonces, 1951 UNIVAC I costó más de un millón de dólares (sin tener en cuenta la inflación), y sus clientes eran grandes empresas o agencias gubernamentales con gran cantidad de datos, como la Oficina del Censo. No sería hasta las décadas de 1970 y 1980 cuando las computadoras personales, alimentadas por transistores, comenzaron a ingresar a los hogares de clase media.
Sin transistores, podríamos vivir en un mundo donde una computadora es algo que usaría en el trabajo, no en casa. Olvídese de los teléfonos inteligentes, la navegación portátil, las pantallas planas, las pantallas de cronometraje electrónico en las estaciones de tren o incluso los humildes relojes digitales. Todos ellos necesitan transistores para funcionar.
“El transistor es fundamental para toda la tecnología moderna, incluidos los equipos de telecomunicaciones, comunicaciones de datos, aviación y grabación de audio y video”, dice Todi.
¿Cómo son los próximos 75 años de tecnologías de transistores?
Es difícil negar que el mundo de 2022 se ve muy diferente al mundo de 1947, en gran parte gracias a los transistores. Entonces, ¿qué debemos esperar de los transistores dentro de 75 años, en el mundo de 2097?
Es difícil decirlo con cierta certeza. Casi todos los transistores de hoy están hechos con silicio, de ahí su nombre Silicon Valley. Pero, ¿cuánto durará eso?
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Los transistores de silicio ahora son lo suficientemente pequeños como para que los ingenieros no estén seguros de cuánto más pequeños pueden volverse, lo que indica que la ley de Moore puede tener un final finito. Y los investigadores conscientes de la energía quieren hacer chips de computadora que usen menos energía, en parte con la esperanza de reducir la huella de carbono de los centros de datos y otras grandes instalaciones.
Un número creciente de investigadores está pensando en alternativas al silicio. Están pensando en chips de computadora que aprovechan extraños efectos cuánticos y pequeños trozos de imanes. Están buscando materiales alternativos como el germanio para formas exóticas de carbono. ¿Cuál de estos, si alguno, puede reemplazar algún día al transistor de silicio? Eso no es seguro todavía.
“Ninguna tecnología puede satisfacer todas las necesidades”, dice Saxena. Y es muy posible que la tecnología definitoria de la década de 2090 aún no se haya inventado.