Los expertos australianos
introdujeron un transistor de metal-aire, cuyo principio se asemeja al funcionamiento de los transistores de vacío. Te contamos cuál es la esencia de la tecnología.
/ foto Marcin Wichary PD / Visualizando la Ley de Moore en el Museo de Ciencias de Paderborn / foto recortada¿Por qué apareció tal tecnología?
Se cree que la ley de Moore ha perdido su relevancia. En los últimos años, la densidad de los transistores en un chip
no aumenta
tan rápido como antes. Aunque durante la transición del proceso tecnológico al proceso tecnológico,
todavía crece aproximadamente dos veces , el desarrollo de nuevos métodos de "empaquetamiento" de transistores se retrasa. Intel ha pospuesto el lanzamiento masivo de procesadores Ice Lake de 10 nm durante varios años (
se espera que no sean anteriores a 2020 ).
Al mismo tiempo, reducir el tamaño de los componentes ya
no da un aumento significativo en la productividad. En particular, la transición de la tecnología de proceso TSMC de 7 nm (que produce chips para AMD) a 5 nm
aumentará la velocidad del reloj del procesador en solo un 15%.
Una disminución en las tasas de crecimiento de la productividad afecta los procesos comerciales de los centros de datos. El centro de datos tiene que aumentar los recursos informáticos al expandir la flota de servidores. Esto conduce a un aumento en el consumo de energía en el centro de datos, lo que significa un aumento en los costos de electricidad.
Especialistas de todo el mundo están desarrollando nuevas tecnologías que ampliarían la Ley de Moore y al mismo tiempo aumentarían el rendimiento de los procesadores. Una de esas tecnologías es el transistor metal-aire, que fue
desarrollado por un equipo de la Royal Melbourne University of Technology (
RMIT ).
Cómo funciona un transistor de metal-aire
El transistor tiene dos electrodos metálicos que actúan como drenaje y fuente. El funcionamiento del dispositivo se basa en los mismos principios que se utilizaron en los transistores de vacío, pero con una diferencia: el nuevo transistor funciona en el aire.
En un transistor de metal-aire, la distancia entre los electrodos es tan pequeña (el drenaje y la fuente están a menos de 35 nanómetros entre sí) que las moléculas de gas no tienen tiempo para afectar las partículas.
Por diseño, el transistor metal-aire se asemeja a los dispositivos semiconductores MOSFET clásicos. El "intercambio" de electrones entre el drenaje y la fuente (que apuntan a mejorar el campo eléctrico) se produce debido al efecto de
emisión de campo . Solo el obturador no está ubicado entre el drenaje y la fuente, sino debajo de ellos. El obturador en sí está aislado del sistema con una delgada película de óxido.
Perspectiva tecnológica
Según el gerente del proyecto Shruti Nirantar, la tecnología "dará vida" a la ley de Moore. Le permitirá construir redes 3D de transistores. Como resultado, los desarrolladores de procesadores podrán dejar de "perseguir" la miniaturización de los procesos tecnológicos y concentrarse en implementar arquitecturas 3D compactas. Estas arquitecturas permitirán que se coloquen más transistores en el chip.
Además, la nueva tecnología aumentará el rendimiento del chip. Los expertos están seguros de que la frecuencia de funcionamiento de los transistores será de varios cientos de gigahercios. A modo de comparación: ahora el
máximo para el componente de silicio es 40 GHz. Esto aumentará significativamente el rendimiento del procesador y optimizará los parques de servidores en los centros de datos.
/ foto Robert CC BYAhora para el desarrollo de la tecnología, es importante encontrar fondos para más experimentos. Un equipo de especialistas necesita resolver una dificultad técnica. Como los electrodos del transistor tienen forma puntiaguda, se "funden" bajo la influencia de un campo eléctrico, lo que reduce su eficiencia. Esperan solucionar el problema en los próximos dos años eligiendo la forma óptima de los electrodos, que serían menos susceptibles a este efecto.
Otras tecnologías que deberían extender la Ley de Moore
Hay otros desarrollos que deberían "estirar" la duración de la ley de Moore. Uno de ellos son los transistores de giro. Su trabajo se basa en el movimiento de espines de electrones. La corriente en dicho sistema se forma debido a la polarización de los giros y su ordenamiento en una dirección.
Dichos dispositivos consumen entre 10 y 100 veces menos energía que los transistores de silicio, y su densidad máxima en el chip es cinco veces mayor. Intel está
trabajando en la implementación de la tecnología. Sin embargo, la compañía no informa cuando la solución "abandona el laboratorio".
/ foto Fritzchens Fritz PD / Intel SkylakeOtra área de investigación es Volitronics, o
valleytronics . Ella sugiere usar luz de diferente polarización para controlar los electrones en los valores máximo y mínimo del nivel de energía, codificando información.
Un equipo de especialistas del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ya ha
diseñado un dispositivo similar basado en monosulfuro de estaño. Según
los desarrolladores, la tecnología ayudará a crear procesadores híbridos de fotones electrónicos que tendrán un mayor rendimiento que los dispositivos tradicionales.
No se sabe con certeza cuándo se utilizarán todos estos desarrollos en centros de datos o dispositivos para el consumidor masivo. Sin embargo, las grandes organizaciones estatales ya están trabajando en algunos proyectos. Por ejemplo, la NASA
participa en su propio transistor metal-aire y DARPA
lanzó un programa de subvenciones para desarrolladores de procesadores. Los expertos sugieren que las nuevas soluciones
pueden comenzar a aplicarse ampliamente en los próximos diez años.
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