El 26 de junio, IBM anunció oficialmente lo que afirman ser la primera tecnología del mundo capaz de producir chips de menos de 1 nm.
En consecuencia, el nuevo prototipo de chip de IBM mide tan solo 0,7 nm y contiene aproximadamente 100 mil millones de transistores en un área del tamaño de una uña. A modo de comparación, esta densidad es el doble de alta que la tecnología más avanzada que la compañía anunció en 2021.
Este diseño podría allanar el camino hacia sistemas informáticos más rápidos y con mayor eficiencia energética en los próximos años.
Los científicos incluso creen que esta nueva arquitectura podría conducir algún día a la creación de transistores de tan solo 0,1 nm.
Un salto histórico hacia adelante
En 1963, mientras trabajaba en Fairchild como director de investigación y desarrollo, Gordon Moore escribió un capítulo que describía lo que se convertiría en el precursor de la famosa ley del mismo nombre.
Descubierta en 1965, la Ley de Moore se ha convertido en el principio rector del avance de la tecnología de semiconductores. Según esta ley, el número de transistores en un chip se duplica cada dos años, mientras que el consumo de energía se reduce a la mitad.
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La Ley de Moore seguirá vigente durante al menos otros 10 años. Foto: Intel. |
Moore añadió entonces dos consecuencias más: los avances tecnológicos encarecerían cada vez más la fabricación de ordenadores, y los consumidores acabarían pagando menos por ellos debido a la gran cantidad que se vendería.
Tras medio siglo, la Ley de Moore sigue vigente. Cuando Intel lanzó su primer chip procesador a principios de la década de 1970, solo tenía 2000 transistores, pero ahora, un chip procesador en un iPhone tiene miles de millones de transistores.
Durante más de 50 años, los fabricantes de chips han creado sistemáticamente ordenadores más potentes siguiendo el principio fundamental de la Ley de Moore: integrar cada vez más transistores en un solo chip.
Para lograrlo, reducen continuamente el tamaño de los transistores, unos interruptores diminutos que realizan cálculos.
Sin embargo, en los últimos 15 años, el tamaño de los transistores se ha acercado al límite donde la mecánica cuántica comienza a interferir con su funcionamiento: apenas unas decenas de nanómetros. En otras palabras, hubo un tiempo en que los científicos creían que los transistores no podían miniaturizarse más.
Para solucionar este problema, ingenieros de todo el sector han propuesto un cambio hacia un enfoque similar al de la planificación urbana. En concreto, en lugar de aumentar el tamaño, la nueva arquitectura se basará en una mayor altura para alojar más transistores en el chip.
El nuevo chip de IBM también emplea esta estrategia. La nueva arquitectura, denominada nanostacking, apilará transistores verticalmente en dos capas sobre un microchip de silicio.
"Pastel de capas"
Según la revista MIT Technology Review, los ingenieros crearon el nuevo chip de IBM capa por capa, como si se tratara de hornear un pastel.
Comienzan fabricando transistores sobre una capa de silicio. Luego, colocan otra capa de silicio encima de estos dispositivos y continúan fabricando una segunda capa de transistores justo encima. Finalmente, establecen conexiones eléctricas entre las dos capas de componentes.
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El nuevo prototipo de chip de IBM mide tan solo 0,7 nm. Foto: IBM. |
Según Qing Cao, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois, esta estructura apilada verticalmente, mediante la combinación de dos tipos diferentes de transistores, se denomina transistor de efecto de campo (CFET).
IBM no es la única empresa que sigue este enfoque. Los mayores fabricantes de chips del mundo, como Intel, Samsung , TSMC y el laboratorio rival Imec en Bélgica, están investigando los CFET.
Sin embargo, IBM afirmó que su diseño difiere en que los transistores de la segunda capa no están ubicados directamente encima de los transistores de la primera capa.
En cambio, están dispuestos de forma escalonada. El gigante informático estadounidense afirma que esta disposición simplifica el cableado, entre otras ventajas.
Mientras tanto, el profesor Cao señaló que la tecnología CFET en la arquitectura nanostack de IBM contrasta con otro método común utilizado para fabricar chips de dos capas.
Normalmente, los ingenieros fabrican los transistores en cada capa del chip de forma independiente antes de unirlas. Sin embargo, el método de fabricación directa de IBM permite una alineación de capas más precisa, un factor crucial para el rendimiento dado el tamaño extremadamente pequeño de los transistores.
En el futuro, los fabricantes de chips podrían intentar aumentar la densidad de transistores mediante la construcción de aún más capas.
Arquitectura Nanostack de IBM por dentro. Foto: IBM. |
Sin embargo, según el profesor Cao, se enfrentarán a formidables obstáculos prácticos. El proceso de fabricación siempre implica errores, lo que significa que habrá un cierto porcentaje de chips defectuosos al momento del envío.
«Aquí, se construye una capa adicional sobre la anterior, por lo que si falla la capa superior o la inferior, todo el chip queda inservible», explicó Cao. En otras palabras, en comparación con un chip de una sola capa, la tasa de fallos aumenta con una arquitectura multicapa, lo que genera pérdidas económicas significativas.
Además, otro desafío fundamental es la capacidad de diseño térmico. Básicamente, los ingenieros deben encontrar la manera de fabricar cada capa sin fundir las conexiones de la capa inmediatamente inferior.
Esto exige que los procesos de fabricación se mantengan a temperaturas inferiores a 400 grados Celsius. En la arquitectura de IBM, la compañía ha encontrado una manera de fabricar la segunda capa a una temperatura suficientemente baja, aunque el método sigue siendo un secreto celosamente guardado.
Fuente: https://znews.vn/ibm-lam-nen-ky-tich-cho-nganh-chip-post1663285.html












