Científicos chinos aseguran haber creado algo rompedor: el transistor más rápido y eficiente que existe
Los transistores son la piedra angular de los circuitos integrados. Los primeros tal y como los conocemos actualmente fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres físicos de los Laboratorios Bell. Una forma sencilla de definir un transistor nos invita a describirlo como un dispositivo electrónico semiconductor que es capaz de responder a una señal de entrada entregándonos una salida determinada. Un amplificador electrónico, por ejemplo, incrementará en su salida la potencia, la tensión o la corriente de la señal que coloquemos en su entrada, recurriendo, eso sí, a una fuente de alimentación externa.
Existen varios tipos de transistores (bipolares, de contacto puntual, de efecto campo, uniunión, de electrón único, fototransistores, electroquímicos orgánicos, etc.), pero, afortunadamente, no hace falta que profundicemos en ellos mucho más para poder seguir adelante con este artículo. Nos basta conocer dos datos más acerca de estos dispositivos. Por un lado, que son elementos activos dentro de los circuitos integrados. Y, además, que los que nos han permitido alcanzar el nivel de integración que utilizan las técnicas litográficas actuales son los de efecto campo (FET).
Los transistores de bismuto nos prometen cambiar las reglas del juego de los chips
El físico español Pablo Jarillo-Herrero y sus colegas del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), en EEUU, hablaron del potencial del nitruro de boro en un artículo científico que publicaron en Science en 2021. En aquel momento su propuesta era tan solo teórica, pero tres años después llevaron sus ideas a la práctica. Y sí, tienen un potencial enorme. Lo que hicieron, en definitiva, es fabricar un nuevo tipo de transistores utilizando un material ferroeléctrico ultradelgado constituido de nitruro de boro (es un compuesto extremadamente duro conformado en la misma proporción por boro y nitrógeno).
Este transistor chino es un 40% más rápido y un 10% más eficiente que los transistores FinFET más avanzados de Intel y TSMC
El punto de partida de los investigadores de la Universidad de Pekín de los que os hablamos en el titular de este artículo es distinto. En el texto científico que han publicado en Nature Materials sostienen haber diseñado un transistor de efecto campo de tipo GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) que es un 40% más rápido y un 10% más eficiente desde un punto de vista energético que los transistores FinFET más avanzados que utilizan Intel y TSMC actualmente. Suena bien.
La tecnología GAAFET es ya el presente de los semiconductores, por lo que TSMC, Intel y Samsung llevan varios años trabajando en ella. Sin embargo, estos transistores chinos tienen una característica que los desmarca claramente de los dispositivos que están empleando las tres compañías que acabo de mencionar: utilizan bismuto en vez de silicio. El uso de este elemento químico, según estos científicos chinos, permite a estos transistores resolver las limitaciones impuestas por el silicio al implementar circuitos integrados que van más allá de los 3 nm.
Estas declaraciones de Peng Hailin, profesor de química física en la Universidad de Pekín y líder de esta investigación, expresan con rotundidad por qué estos transistores son importantes: «Es el transistor más rápido y eficiente jamás creado […] Si las innovaciones en chips basadas en materiales existentes se consideran un atajo, entonces nuestros transistores basados en materiales 2D son como ‘cambiar de carril’ […] Nuestra investigación demuestra que los GAAFET 2D exhiben un rendimiento y una eficiencia energética comparables a los transistores comerciales de silicio, lo que los convierte en candidatos prometedores para la próxima generación de semiconductores«. Ojalá sea así. Ojalá estos transistores tengan éxito a la hora de salir del laboratorio y ser adoptados por la industria.
Imagen | TSMC
Más información | Nature Materials
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Científicos chinos aseguran haber creado algo rompedor: el transistor más rápido y eficiente que existe
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Juan Carlos López
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