Crean los primeros transistores por debajo de los 7 nanómetros funcionales

Hace bastantes años un ordenador con bastante menos potencia que uno de sobremesa que tengamos por casa podía ocupar hasta varias habitaciones enteras. Con el tiempo la tecnología del hardware se ha hecho más eficiente y más pequeña; llegando hasta límites absurdos. Ahora los componentes que hacen funcionar nuestros dispositivos pueden tener tamaños absurdos alcanzando nuevas cuotas de eficiencia y optimización.

Y hoy parece haberse conseguido un nuevo récord. Ya se había intentado desarrollar transistores de tan sólo 1 nanómetro, y pasando del estándar de los 14 nanómetros se ha ido bajando hasta los límites físicos posibles siguiendo la Ley de Moore, como es el ejemplo de los nuevos procesadores a 7 nanómetros. El problema es que bajando de estos 7 ya había problemas debido a un límite de tamaño por debajo del cuál se hace imposible el funcionamiento de los circuitos eléctricos, por hacerse vulnerables a situaciones como los cambios de temperatura o las vibraciones.

Unos científicos del MIT han subido la apuesta y gracias a un nuevo método de fabricación en desarrollo han conseguido crear transistores de nada más ni nada menos de 2.5 nanómetros. Un trabajo increíble que ha tenido su recompensa.

Los primeros transistores de 2.5 nanómetros ya desarrollados

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La ley de Moore estipula que el número de transistores de un procesador se duplicaría al año. Hasta ahora se ha ido cumpliendo a rajatabla, contando a día de hoy con millones de transistores. Esta idea abrió la puerta a tener una mayor capacidad de cómputo en los procesadores que hoy disfrutamos aumentando la cantidad de circuitos integrados en este.

Las empresas, como decimos, han ido jugando desde el estándar de los 14 nanómetros hasta los famosos 7 que se están tanteando hoy en día. El Apple A12 Bionic, el Qualcomm Snapdragon 855 y la generación de Ryzen que está a la vuelta de la esquina son algunos ejemplos. El problema es que estamos llegando a niveles en los que por límites físicos es casi imposible poder duplicar el número de transistores al necesitar rebajarlos tanto de tamaño.

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Estos científicos del MIT junto a la Universidad de Colorado han conseguido desarrollar una nueva técnica de microfabricación y se ha usado para crear los transistores 3D más pequeños hasta la fecha. Estos transistores miden aproximadamente un tercio del máximo que han alcanzado otras empresas. Por ejemplo, a Intel se le están atragantando los 10 nanómetros y eso le está generando problemas.

Este proceso de fabricación conocido como grabado térmico en capa atómica (ALE térmico) ha sido el usado para crear estos transistores. Comienzan con un material semiconductor aleado llamado arseniuro de galio e indio y luego lo exponen al fluoruro de hidrógeno, que crea una capa delgada de fluoruro de metal en la superficie del sustrato.

A continuación, se agrega un compuesto orgánico llamado cloruro de dimetilaluminio (DMAC), que desencadena una reacción química conocida como intercambio de ligandos. Los iones llamados ligandos en el DMAC se unen a los átomos en la capa de fluoruro metálico, por lo que cuando se elimina el DMAC, se eliminan los átomos individuales de la superficie del metal. Cada vez, se escinden tan solo 0,2 nm, lo que permite un grabado increíblemente preciso cuando el proceso se repite cientos de veces.

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Según Wenjie Lu, primer autor del estudio, “estás pelando una cebolla, capa por capa. En cada ciclo, podemos grabar solo el dos por ciento de un nanómetro de un material. Eso nos da una super alta precisión y un control cuidadoso del proceso”.

Los investigadores utilizaron la técnica para fabricar FinFET, los transistores 3D comúnmente utilizados en la electrónica comercial. La gran mayoría de estos transistores miden unos 5 nanómetros y otros bajan a 2.5. Estos FinFET son, según los estudios, un 60 por ciento más eficientes que los comerciales y tenían un mejor funcionamiento en el proceso de apagado y encendido, por lo que además son eficientes energéticamente. Gracias a este proceso se reduce el número de FinFETs que salen defectuosos.

Lu continúa: “creemos que este trabajo tendrá un gran impacto en el mundo real. A medida que la Ley de Moore continúa reduciendo el tamaño de los transistores, es más difícil fabricar tales dispositivos a nanoescala. Para diseñar transistores más pequeños, necesitamos poder manipular los materiales con una precisión de nivel atómico”.

Imagen de portada: MIT