Los modernos tubos de electrones a nanoescala pueden ser una alternativa a los transistores de silicio

Ahora hay ciertas dificultades para ampliar aún más la tecnología de semiconductores, así como el problema relacionado de aumentar el rendimiento del procesador sin aumentar la frecuencia del reloj.

Los investigadores del Instituto de Tecnología de California creen que pueden resolver el problema existente volviendo a la tecnología muy antigua. Los tubos electrónicos, según el investigador Axel Scherer, pueden ser la clave para aumentar el rendimiento del transistor y reducir el consumo de energía.


Trabaja con lámparas electrónicas. Foto de 1922, Systems Technical Journal Bell

El proyecto, en el que Scherer y su grupo están trabajando, no tiene nada que ver con los tubos electrónicos clásicos: según el equipo, son aproximadamente 1000 veces más pequeños que las células sanguíneas humanas, aproximadamente 6-8 nm. El principal problema de los procesadores modernos de silicio es la importante generación de calor. La tecnología electrónica, desarrollada por investigadores del Instituto de Tecnología de California, emite mucha menos energía que su contraparte de silicio, lo que resolverá el problema del sobrecalentamiento y el efecto del túnel .

A diferencia del silicio, que puede ser un conductor o un aislante, dependiendo de cómo se modifique químicamente, las lámparas Scherer pueden estar hechas de varios metales, como tungsteno, molibdeno, oro y platino.

Las lámparas electrónicas son una opción entre varias ideas. Otros enfoques prometedores incluyen materiales exóticos, como nanotubos de carbono e incluso interruptores mecánicos microscópicos.

Scherer no está tratando de inventar un transistor o reemplazar completamente el silicio. Boeing está financiando esta investigación debido a sus posibles aplicaciones en el espacio y la ingeniería aeronáutica, ya que el silicio obviamente será el estándar por muchos años más. La tecnología de vacío todavía tiene muchos problemas por resolver. ¿Cuándo será posible lanzar la producción de decenas de miles de procesadores en forma de tubo de electrones por mes? ¿Cuánto cuesta reemplazar equipos en producción y construir un ecosistema? ¿Se puede organizar lo suficientemente rápido como para mantener el ritmo actual y cómo se integrará la tecnología en las líneas de producción existentes?

Los tubos electrónicos en miniatura podrían convertirse en la principal fuerza impulsora para aumentar el rendimiento de los sistemas informáticos, pero los problemas de costo y producción son un gran obstáculo para la tecnología que se posiciona como un competidor del silicio. Ni los nanotubos de carbono ni el grafeno hicieron esto, a pesar de su enorme potencial inicial.

Esta no es la primera vez que surge el tema del uso del principio de funcionamiento de los tubos de electrones de vacío en chips modernos. Las lámparas son mejores que los semiconductores para transportar pulsos electromagnéticos y radiación, por lo que todavía se usan en tecnología militar, que debe resistir explosiones cercanas de bombas nucleares. Entonces, la nueva generación de tubos de radio está siendo desarrollada por la agencia de defensa estadounidense DARPA.

La NASA está explorando las posibilidades del llamado "transistores de canal de vacío . El pequeño tamaño de las nanolamparas electrónicas facilita su creación de alguna manera: a diferencia de un tubo de vacío convencional, no se necesitan esfuerzos adicionales para crear un vacío dentro del dispositivo. La distancia entre el cátodo y el ánodo es mucho menor que la trayectoria libre media de un electrón a presión atmosférica.

Los científicos creen que los dispositivos de nanoescala de vacío serán más fáciles de hacer funcionar en el rango de terahercios que los semiconductores tradicionales. Aunque los transistores de estado sólido ya pueden ser forzados operando a frecuencias superiores a terahercios, por ejemplo, el prototipo Northrop Grumman, realizado como parte del programa DARPA Terahertz Electronics , superó esta línea en 2014. Utilizó transistores de fosfuro de indio.

a través de extremetech

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