El fin de la Era del Silicio

Publicado el por JAVIER MARTÍN / LOOGIC (autor)

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Hace dos semanas, Intel anunció su intención de despedir a lo largo de este año a 12.000 de sus trabajadores, lo que supone prescindir del 11% de su plantilla actual. La razón principal es la gran caída que está experimentando la venta de microprocesadores para PC de sobremesa y ordenadores portátiles, donde Intel es el líder del mercado, frente al aumento de las ventas de microprocesadores para móviles, donde le ha ganado la batalla AMD, que equipa la mayoría de smartphones y tablets, tanto de Apple, como para sistema operativo Android. Con este plan de reestructuración Intel quiere centrar su actividad en las nuevas áreas de crecimiento que han mostrado tener mayor potencial, que son los chips para Internet of Things (IoT) y los chips de memoria, que ya suponen casi el 40% de los ingresos del fabricante y un porcentaje aún mayor de los beneficios. Gracias a esta nueva estrategia Brian Krzanich, presidente de la empresa busca posicionar a Intel como líder en un mundo conectado.

El anuncio del plan de reestructuración de la compañía también coincide con la noticia de la reducción del ritmo de disminución del tamaño de los chips, que ha sido capaz de mantener Intel desde la década de 1970. En el informe que presentó la compañía en el mes de febrero indicaba que está reduciendo el ritmo al que lanza nuevas tecnologías de fabricación de chips, por lo tanto, el tiempo entre sucesivos lanzamientos de nuevas generaciones de chips con transistores más pequeños se ampliará. Actualmente Intel es capaz de producir transistores de un tamaño de 14 nanómetros, pero se está complicando reducirlos más de forma que resulte rentable producirlos. De esta forma ha tenido que retrasar la presentación en el mercado de sus chips de 10 nanómetros, lo cual es una muestra patente de laralentización de la ley de Moore.

La ley de Moore fue formulada en 1965 por Gordon E. Moore cofundador de Intel y establecía que el número de transistores por unidad de superficie en circuitos integrados se duplicaría cada 2 años y que la tendencia continuaría durante las siguientes 20 años. La realidad ha sido que la Ley de Moore ha mantenido su crecimiento durante 50 años, pero esto está llegando a su fin. Por esto, ahora más que nunca, es necesario encontrar alternativas a las formas actuales de fabricación de microchips basados en silicio. La primera línea de trabajo, en lo que a alternativas al silicio se refiere, la encontramos en otros materiales semiconductores que podrían ofrecer mejores opciones que el silicio, para seguir disminuyendo el tamaño de los transistores que conforman los microchips. Elarseniuro de indio y galio es el nuevo material para la fabricación de transistores, en el que lleva un tiempo trabajando un equipo del MIT liderado por el español Jesús del Álamo que ha logrado fabricar el transistor más pequeño jamás construido con este material, con el objetivo de conseguir que los electrones puedan viajar tres veces más rápidos que con el silicio.

"En el campo específico de la computación, de la lógica, cada vez está resultando más difícil hacer procesadores más pequeños y a la vez más potentes. Y en este área al silicio ya se le ve un fin. Gracias al arseniuro de Galio e Indio, podemos llegar más allá de donde nos pueda llevar el silicio. Los electrones se mueven más rápidamente y necesitan menos energía. Jesús del Álamo. Director del laboratorio de microsistemas del MIT"

Otros materiales en con los que se está trabajando como alternativa al Silicio para poder crear transistores son la Magnetita y la Molibdenita. En el caso de laMagnetita están trabajando los investigadores del U.S. Department of Energy’s (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory, quienes han demostrado que se pueden fabricar transistores capaces de conmutar miles de veces más rápido que los fabricados con silicio. Lo han logrado utilizando impulsos láser con los que han sido capaces de conmutar las propiedades de la magnetita entre aislante y conductor. Este fenómeno se debe a la presencia de unas áreas llamadas “timerons” formadas por átomos de hierro. La velocidad lograda ha sido de 1 THz y demuestra su elevada capacidad de conmutación, pero aún se encuentra lejos de poder convertirse en una alternativa real al silicio ya que la temperatura que se requiere para su funcionamiento está muy por debajo de la temperatura ambiente. En el caso de la Molibdenita, que es utilizada como aditivo para lubricantes sometidos a extrema presión, el Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES) ha demostrado sus aplicaciones dentro del mundo de la electrónica, por su similitud con el silicio en cuanto a funcionamiento, permitiendo una mayor capacidad de integración y un menor consumo. Gracias a este material bidimensional se podrían construir transistores que consuman 100.000 veces menos energía en estado suspendido que los tradicionales transistores de silicio. Con este material también está trabajando la, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) que ha sido capaz de desarrollar un circuito integrado y asegura que se podría llegar a reducir hasta tres veces el tamaño de los fabricados con silicio, además de ofrecer un menor consumo energético.

Los Nanotubos de Carbono también están siendo investigados por las posibilidades que pueden llegar a ofrecer como alternativa al silicio para la fabricación de microprocesadores. En concreto tanto la empresa IBM, como investigadores de la Universidad de Stanford, han logrado construir una computadora con un procesador de nanotubos de carbono en lugar de silicio, demostrando que se trata de un material que funciona mejor como semiconductor para los transistores y permite lograr un tamaño mucho más pequeño que los de silicio, con dimensiones inferiores a 10 nanómetros. De esta forma, un procesador construído con nanotubos de carbono puede llegar a ser hasta 3 veces más rápido que un procesador de silicio. Además, el carbono también tiende a generar menos calor y, al fabricarse transistores mucho más pequeños, es posible disponer de un mayor número de transistores en el mismo espacio. El objetivo de IBM es contar con el primer microchip comercial fabricado con nanotubos de carbono en el año 2020.

El principio de la era del Grafeno

El Grafeno también se presenta como un gran aliado para el futuro de la industria tecnológica y al igual que hemos visto en el caso de los nanotubos de carbono, también está siendo IBM uno de los pioneros en el estudio de este material, como alternativa al silicio, para la fabricación de microprocesadores. En concreto la empresa ha logrado crear un chip de silicio recubierto de grafeno, que es capaz de multiplicar por 10.000 la potencia de los chips actuales, fabricados únicamente con silicio, y también multiplicar la velocidad casi por 4, llegando a los 100 GHz. Cuando esta tecnología pueda llegar a aplicarse a nivel comercial se contará con microprocesadores de 25 a 50 veces más rápidos que los de silicio. La utilidad inicial de este chip estará en los teléfonos móviles donde puede ser utilizado como un receptor de radio que permite traducir las señales en información comprensible apta para ser enviada y recibida. IBM ya ha realizado pruebas con el envío de mensajes SMS y los resultados han sido satisfactorios. La parte negativa, como es habitual cuando hablamos del uso del grafeno como material, es el alto coste de su producción, que por el momento hace inviable su utilización de forma comercial en el corto plazo...

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