El límite técnico de los procesadores actuales se encuentra más cerca de lo que a la industria le gustaría. Actualmente el mínimo tamaño de fabricación en el mercado son los 10 nanómetros del Snapdragon 835, y se están probando ya chips de 7 nanómetros para los próximos tres años.

Procesadores de 5 y 3 nanómetros gracias a IBM

Bajar de los 5 y 3 nanómetros será una tarea bastante compleja, e IBM es actualmente la compañía que más avanzada está en el proceso de fabricación de estos chips. Hace un mes, comentamos que IBM había desvelado el primer de 5 nanómetros, que gracias a utilizar un método llamado GAAFET, podría llegar a utilizarse en los 3 nanómetros.

IBM busca crear productos y tecnologías pensando al menos en 10 años vista, por lo que asomarse a sus fábricas y zonas de investigación supone ver lo que va a llegar en los próximos años. En 2012 mostraron los primeros nanotubos de carbono que podrían utilizarse para reemplazar el silicio en algunos chips o partes de ellos.

Han pasado los años, y ahora en 2017 investigadores de IBM han publicado en la Nature Nanotechnology cómo han conseguido mejorar el proceso hasta lograr hacerlos funcionar a a 2,8 GHz. Aunque no es mejor que los procesadores actuales, los métodos usados en su creación muestran que casi toda la tecnología necesaria para crearlos está prácticamente lista.

Aunque los nanotubos de carbono sean semiconductores por naturaleza, el cómo colocarlos y cuáles colocar es donde se encuentra actualmente la mayor cantidad de problemas. El primero de ellos es que, a pesar de ser semiconductores, también son metálicos, y su proporción varía en función de la remesa fabricada.

Un nuevo método permite seleccionar los mejores nanotubos de carbono

Para separar los mejores semiconductores de cada remesa, hay varios métodos. Uno es crear chips llenos de todo tipo de semiconductores, y luego eliminar los más metálicos (lo cual es poco eficiente). Otro método implica separarlos después de producirlos, pero ningún método ha sido todavía eficiente al 100%, lo cual implica que si se pone un nanotubo metálico donde debería ir un semiconductor, se cortocircuitará el chip.

El más reciente, y hasta ahora más exitoso, sigue un descubrimiento realizado por el National Renewable Energy Lab, que vieron que los nanotubos semiconductores de carbono prefieren interactuar con disolventes orgánicos que tengan anillos con nitrógeno en su estructura. Con una muestra de 10.000 nanotubos, vieron que el 99,9% de los seleccionados eran semiconductores, pudiendo repetir el proceso las veces que haga falta hasta alcanzar una pureza casi total.

Para colocar los tubos en un chip, IBM utiliza unos polímeros que guían los nanotubos de carbono hasta su ubicación final. A pesar de ello, mientras que los semiconductores actuales pueden tener carga positiva y negativa, los nanotubos de carbono son positivos por naturaleza, teniendo que tener un metal cerca para cambiarlos a negativo. Y por desgracia, esos metales se acaban oxidando en condiciones normales. Para protegerlo, se utiliza una capa de escandio.

Al final, consiguieron crear 192 transistores que funcionaron perfectamente, pasando posteriormente a hacer osciladores en anillo. Por desgracia, tuvieron que hacer 160 para conseguir 55 funcionales, los cuales alcanzaron hasta 2,8 GHz. Así, aunque el proceso no esté lo suficientemente maduro para crear productos de consumo, con esto se ha dado un paso más muy importante. Aunque no vayan a competir directamente en un principio con el silicio, sí que podrían sustituir en un principio al silicio en sensores y chips RFID.