23/may/02

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IBM anunció la creación de transistores basados en nanotubos de mayor desempeño que los actuales basados en esa misma tecnología. Este avance es significativo, y abre las puertas a una nueva generación de dispositivos "más allá del Silicio". 

Transistores de nanotubo de alto desempeño

(Prensa de IBM) IBM anunció que ha creado los transistores de nanotubo de más alto desempeño a la fecha, y ha demostrado que los nanotubos de carbono —moléculas en forma de tubo, hechas de átomos de carbono y 50.000 veces más delgadas que un pelo humano— pueden superar en desempeño a los principales prototipos de transistores de silicio actualmente disponibles.

Experimentando con dispositivos de diferente estructura, los investigadores de IBM obtuvieron la transconductancia (medida de la capacidad de corriente) más alta lograda a la fecha entre los transistores de nanotubo de carbono. Una transconductancia alta implica que los transistores pueden operar más rápidamente, por lo que los circuitos integrados resultantes son más poderosos. Por otra parte, descubrieron que la transconductancia por ancho de unidad en los transistores de nanotubo de carbono era más de dos veces superior a la de los prototipos de transistores de silicio de desempeño más elevado.

Con este anuncio, IBM acerca un paso más la tecnología de los nanotubos de carbono —las fibras más fuertes y más conductoras que se conocen— a la meta de convertirlos en una opción viable para sustituir los transistores de silicio en los dispositivos del futuro.

"Probar que los nanotubos de carbono superan en desempeño a los transistores de silicio abre la puerta a más investigaciones relacionadas con la viabilidad comercial de los nanotubos —comentó el doctor Phaedon Avouris, director de ciencia a nanoescala en IBM Research—. Los nanotubos de carbono son ya el candidato principal para sustituir el silicio cuando las características de los chips actuales no puedan miniaturizarse más; una barrera que se espera alcanzar en 10 a 15 años".

Este logro saca partido de una serie de avances logrados por científicos de IBM usando los nanotubos de carbono para crear dispositivos electrónicos diminutos. En abril pasado, IBM había sido la primera en desarrollar una revolucionaria técnica para producir series de transistores de nanotubo de carbono sin tener que separar meticulosamente los nanotubos metálicos y los semiconductores. Antes de este descubrimiento, IBM había anunciado el primer circuito lógico del mundo dentro de un solo nanotubo.

IBM cree que los componentes básicos de las tecnologías de la información pueden terminar por contraerse al nivel de los átomos y moléculas individuales, por lo que la computadora promedio podría llegar a ser un dispositivo muchísimo más poderoso que las supercomputadoras actuales.

IBM cree que la nonotecnología revolucionará la industria informática. Por eso, está investigando en diferentes campos de esta ciencia, concentrándose en diferentes maneras de como se puede tener un impacto positivo en el negocio de IBM prediciendo la manera como la nanotecnología ayudará a mejorar tanto los chips informáticos como las tecnologías de almacenamiento.

Si los bits que constituyen la información digital pudieran representarse a base de átomos individuales, las densidades de almacenamiento informático podrían llegar a 1.000.000.000.000.000 bits (un petabit) por pulgada cuadrada, cerca de 50.000 veces más que la del mejor dispositivo de almacenamiento magnético de hoy. Esto sería más de 100.000 películas DVD de calidad, almacenadas en un reloj de pulsera

Los científicos de IBM elaboraron transistores monopared de nanotubo de carbono con efecto de campo (single-wall carbon nanotube field-effect transistors - CNFET) en una estructura semejante a la de un transistor semiconductor de óxido metálico con efecto de campo (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor - MOSFET). En dicha estructura, los electrodos de compuerta se hallaban encima del canal de conducción, separados de éste por un dieléctrico delgado. Los investigadores usaron estos dispositivos para estudiar las mejoras de desempeño reduciendo la separación de la compuerta con el canal.

Los dispositivos de compuerta principales presentaron características eléctricas excelentes, incluso una pronunciada pendiente de subumbral (medida de cuán bien un transistor se enciende y se apaga) y un alto nivel de transconductancia a voltajes bajos, una mejora significativa sobre los CNFET anteriores que usaban un grueso dieléctrico de compuerta y una oblea de silicio como compuerta.

La compuerta es un electrodo que controla el flujo de electricidad a través del dispositivo. Por otra parte, los científicos de IBM fueron capaces de fabricar transistores de tipo agujero (tipo p) y electrón (tipo n). El diseño de compuerta en la extremidad superior permite la conmutación independiente de cada transistor, lo que posibilita generar circuitos CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor - semiconductor complementario de óxido metálico) con diseño más sencillo y con menor consumo energético.

Al crear CNFET similares en estructura a los MOSFET de silicio convencionales, el grupo de investigadores de IBM fue capaz de comparar los nanotubos de carbono con los transistores de silicio. En general, el desempeño de los transistores mejora a medida que se reduce el grosor del óxido y la longitud del canal. Si bien los dispositivos de nanotubo no se optimizaron en este caso, los mismos superaron en desempeño al prototipo de transistor de silicio. Los investigadores de IBM concluyeron que cuando las labores de desarrollo reduzcan la longitud de la compuerta y el grosor del óxido de la compuerta, los CNFET futuros superarán más, con toda probabilidad, los transistores de silicio.