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Nuevo chip señala el camino más allá del silicio
Los primeros circuitos electrónicos sofisticados hechos de germanio, una alternativa prometedora al silicio, muestran un camino para que la industria informática siga avanzando más allá de las limitaciones físicas que ahora se alcanzan. Investigadores de la Universidad de Purdue demostraron los circuitos esta semana en el Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos en San Francisco.
Cambiar de silicio a germanio sería un giro irónico. El primer transistor, creado en Bell Labs en 1947, estaba hecho de una losa de germanio, un elemento un punto debajo del silicio en la tabla periódica. Se probó el germanio porque la carga fluye a través de él muy rápidamente, una propiedad clave para un transistor. Pero a medida que los ingenieros descubrieron cómo hacer circuitos integrados y fabricarlos a gran escala, el germanio se reservó para el silicio porque es más fácil trabajar con él.
Ahora que los fabricantes ven problemas con la continua miniaturización del silicio, el germanio está experimentando un resurgimiento. Los circuitos de germanio demostrados por el ingeniero de la Universidad de Purdue peide ye y sus colegas sugieren que el material podría estar listo para su comercialización en unos pocos años.
Los transistores más pequeños que se producen hoy en día tienen solo 14 nanómetros de ancho y están empaquetados increíblemente juntos. La industria de los semiconductores está descubriendo que escalar a un tamaño más pequeño presenta una variedad de problemas. En un panel realizado durante la conferencia IEDM, marca bohr , miembro sénior de Intel, estimó que la escala de silicio terminaría en aproximadamente una década. Mi respuesta general es un entusiasmo salvaje por cualquier idea nueva, dijo.
Con excelentes propiedades eléctricas, el germanio siempre ha prometido hacer circuitos más rápidos que el silicio. Pero los ingenieros no pudieron usarlo para hacer circuitos compactos y de bajo consumo de energía basados en la técnica de fabricación establecida en la industria, conocida como tecnología CMOS, o semiconductor complementario de óxido de metal.
Los circuitos CMOS usan transistores que conducen cargas negativas, llamados nFETS, y transistores que conducen cargas positivas, llamados pFET.
Los pFET de germanio son pan comido, Krsna Saraswat , un ingeniero eléctrico de la Universidad de Stanford que no está involucrado en el proyecto de Ye, pero los nFET han sido el cuello de botella. Se le ocurrió un nuevo diseño para los nFET de germanio que mejoran su rendimiento de manera espectacular.
Saraswat es en parte responsable de revivir el interés por el germanio cuando, en 2002, publicó el primer artículo que describía los transistores de germanio de alto rendimiento, que eran dos o tres veces mejores que los equivalentes de silicio. Se ha hecho la ciencia básica, y ahora estamos viendo trabajo en la ingeniería básica, dice Saraswat.
Otros materiales alternativos, como los nanotubos de carbono o los semiconductores compuestos, que están hechos de múltiples elementos, también son prometedores para reemplazar al silicio, pero serán más difíciles de aprender a usar para la industria de chips. Por el contrario, los fabricantes de chips ya utilizan germanio en pFET de silicio. Cada vez que puede lidiar con un semiconductor elemental como el silicio o el germanio, es más fácil, dice Xiuling Li , ingeniero de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.