Los mejores chips de computadora de la actualidad cuentan con asombrosas matrices de transistores que superan los 2 1/2 mil millones, pero las nuevas tecnologías de nivel nanométrico prometen aumentar aún más ese número. Los nanotransistores pueden fabricarse a partir de materiales que van desde el silicio hasta los nanotubos de carbono e incluso moléculas grandes.

Pero, ¿cómo se garantiza que estos circuitos electrónicos ultrapequeños funcionen de forma fiable?

Wenjing Rao, Profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Illinois en Chicago, explorará esa pregunta utilizando un período de cinco años, $ 450, 000 Premio a la Carrera Docente Temprana de la Fundación Nacional de Ciencias que acaba de ganar.

Los chips de hoy en día se construyen en base al dispositivo llamado CMOS, semiconductor complementario de óxido de metal, que se puede fabricar con una confiabilidad muy alta. Pero es posible que los nanotransistores del mañana deban fabricarse utilizando procesos completamente nuevos.

"Si cambia a un mecanismo diferente, habrá cambio, "Dijo Rao." Como si cambiara los materiales de construcción de ladrillo a vidrio y acero, obtienes un personaje diferente. Si bien puedo construir un edificio más alto con materiales más livianos, pueden ocurrir nuevos problemas ".

Futuros nanotransistores, ella dijo, es probable que estén sujetos a fallas y defectos. La investigación puede incluso demostrar que no vale la pena fabricarlos para un uso convencional, como computadoras de escritorio. Pero los sistemas basados ​​en nanoelectrónica pueden resultar útiles para dominios de aplicación completamente nuevos, como sensores y sistemas integrados. Rao explorará esto como parte de su NSF Career Award, junto con los límites teóricos, capacidades y aplicaciones de chips de nanotransistores.

"Si cada transistor es tan pequeño, estás sujeto a muchos defectos y fallas, " ella dijo, "asi que, ¿Cómo lidias con eso? Tenemos que ser capaces de detectar fallos y encontrar la forma de tolerarlos, quizás usando un componente diferente para hacer el mismo cálculo, o, a largo plazo, mediante reparación automática ".

Rao estudiará las posibles formas de probar y diagnosticar mejor los problemas con nanotransistores y determinará si los sistemas redundantes pueden actuar como salvaguardas contra fallas y de qué manera.

"Tienes que tener una solución, ", dijo." Un chip para un sensor, por ejemplo, podría estar sujeto a variaciones ambientales como ruido de fondo, Radiación cósmica y vibraciones ambientales. También esperaría ver muchas fallas durante los cálculos ".

Rao dijo que los ingenieros informáticos están haciendo muchas preguntas de gran alcance sobre los nanosistemas electrónicos en un intento de establecer reglas de diseño y fabricación que aseguren que los nuevos productos que los utilicen sean confiables.

"Realmente estamos tratando de investigar dónde está el límite. ¿Qué se puede y qué no se puede hacer? Estamos analizando lo que podemos hacer desde una perspectiva de ingeniería en lo que es posible," lo que no es y lo que es demasiado costoso ".

La beca de Rao también se utilizará en parte para apoyar a los estudiantes de doctorado que ayuden en su investigación, y desarrollar nuevos cursos sobre el tema tanto a nivel de pregrado como de posgrado.