Los chips se reinventan y son cada vez más chicos y más potentes para generar nuevos negocios

Los dispositivos electrónicos podrían ser pronto el doble de inteligentes gracias a un nuevo microprocesador desarrollado por IBM cuatro veces más potente que los actuales y capaz de albergar 20 mil millones de transistores en un artefacto del tamaño de una uña.

Cada nueva generación de “chips” se define por el tamaño mínimo de sus componentes esenciales y en el caso del de IBM el tamaño es de 7 nanómetros, frente a los 14 nanómetros de los microprocesadores más avanzados de Intel.

Los transistores de estos nuevos “chips”, desarrollados en un laboratorio de Nueva York, todavía en fase de prototipo y que la empresa dio a conocer este mes, son mil veces más pequeños que un glóbulo rojo y más finos que un cabello.

Esos transistores son el equivalente en la informática a las neuronas cerebrales y hacen posible que las computadoras realicen, en poco tiempo, tareas y cálculos enormemente complejos.

Su invención hace alrededor de medio siglo por John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley revolucionó la informática e hizo posible que las computadoras, las cámaras fotográficas, los teléfonos y los reproductores musicales estén condensados ahora en un solo dispositivo: el teléfono inteligente.

Ese avance imparable del poder computacional permitió desarrollar una generación de teléfonos inteligentes más potentes que el ordenador que puso al hombre en la Luna en julio de 1969 y confirma la validez de la conocida como “Ley de Moore”.

Gordon Moore fue uno de los cofundadores de Intel, la mayor empresa de microprocesadores del mundo, y predijo, en 1965, que la cifra de diminutos interruptores eléctricos en cada “chip”, los transistores, se duplicaría alrededor de cada dos años.

Su vaticinio resultó ser certero aunque los desafíos planteados por la producción de unos microprocesadores cada vez más minúsculos llevaron a algunos ingenieros a pronosticar que la Ley de Moore dejaría de cumplirse en esta década.

El anuncio de IBM dejó sin validez a esos pronósticos contra esa norma y permite augurar que el avance exponencial de la tecnología continuará en los próximos años.

“Todavía no es un producto real pero es un gran ejemplo de que la Ley de Moore continúa y muestra el potencial para que los teléfonos, las tabletas, los ordenadores e incluso los automóviles sean el doble de inteligentes sin consumir más energía”, dijo a la cadena de televisión ABC Patrick Moorhead, de la firma de análisis tecnológico Moor Insights & Strategy.

Subhashish Mitra, profesor de ingeniería electrónica en la Universidad de Stanford (California), calificó por su parte de “fantástico” el anuncio realizado por IBM.

Esta compañía afirmó que los nuevos avances permitirán fabricar microprocesadores con 20 mil millones de transistores, frente a los 1.900 millones que incorporan los “chips” más avanzados de Intel.

La empresa dijo haber sido capaz de solucionar los problemas planteados por el desarrollo de componentes tan minúsculos mediante el uso de silicio germanio, en lugar de silicio exclusivamente, en partes clave de los procesadores.

“Para lograr el mayor desempeño (…) que prometen los procesadores de 7 nanómetros los investigadores tuvieron que ir más allá de los métodos convencionales de producción”, afirmó IBM.

La empresa destacó que entre las técnicas y procesos innovadores figuraron la incorporación de los canales de transmisión de silicio germanio y ondas de luz ultravioleta para la integración de componentes en varios niveles.

También recordó que los expertos consideran “crucial” la tecnología de 7 nanómetros para satisfacer las demandas futuras de la informática en la nube, los sistemas de procesamiento de cantidades masivas de datos, los dispositivos móviles y otras tecnologías emergentes.

“Para que las empresas y la sociedad puedan obtener los mejores resultados de los ordenadores y dispositivos del futuro resulta esencial avanzar hacia los 7 nanómetros”, afirmó Arvind Krishna, director y vicepresidente de la unidad de Investigación de IBM.

IBM y sus socios, entre los que figura Samsung, planean invertir alrededor de 3 mil millones de dólares en una planta en Nueva York para la fabricación de microprocesadores que utilizan los minúsculos componentes de 7 nanómetros.

La compañía espera que microprocesadores con los nuevos componentes empiecen a incorporarse en computadoras y otros dispositivos en el año 2017.

Desafíos
Desarrollar una tecnología de 7 nanómetros fue uno de los grandes retos de la industria de semiconductores, ya que resulta muy complicado alcanzar dimensiones tan pequeñas utilizando los procesos convencionales, sin degradar el rendimiento del chip ni eliminar los beneficios de escalabilidad: mayor rendimiento, menor coste y menor consumo energético. 

Los microprocesadores que utilizan la tecnología de 22 nanómetros  y 14 nanómetros se utilizan para servidores, centros de datos en la nube y dispositivos móviles, y la tecnología de 10 nanómetros también está alcanzando su madurez, pero la tecnología de 7 nanómetros había permanecido fuera del alcance debido a barreras tecnológicas.

El prototipo de chip con transistores funcionales se logró utilizando nuevos procesos de producción y técnicas pioneras de la alianza liderada por IBM Research. 

Su desarrollo requirió múltiples innovaciones, pioneras en la industria, como los transistores de canal de silicio-germanio (SiGe) y la integración a múltiples niveles de la litografía en ultravioleta extremo (EUV). 

Estas técnicas podrían llegar a suponer unas mejoras de hasta un 50 por ciento en la relación energía/rendimiento para una nueva generación de sistemas mainframe y Poqer que van impulsar la era de “big data”, “cloud” y movilidad.

IBM ya había hecho otras contribuciones a la innovación en semiconductores. Por ejemplo, la invención y primera producción de la DRAM de celda única y las leyes de escalabilidad de Dennard.

Otros aportes del Gigante Azul fueron los foto resistores químicamente amplificados; el cableado de interconexión por cobre; los microprocesadores por capas de semiconductor-aislante-semiconductor, o Silicon on Insulator; la estrategia de producción mediante tensión variante o “strained engineering”; los procesadores multi núcleo; la litografía por inmersión; el SiGe de alta velocidad; las puertas dieléctricas high-k; la DRAM embebida; el apilado de chips en 3D; y el aislamiento por huecos de aire.