Un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros de The MITRE Corporation y la Universidad de Harvard han dado pasos clave hacia sistemas informáticos electrónicos ultrapequeños que van más allá del inminente fin de la Ley de Moore. que establece que la densidad del dispositivo y la potencia de procesamiento general de las computadoras se duplicará cada dos o tres años. En un artículo que aparecerá esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo describe cómo diseñaron y ensamblaron, de abajo hacia arriba, un funcionamiento, computadora de control ultra pequeña que es el sistema nanoelectrónico más denso jamás construido.

El ultra-pequeño, El procesador de control de potencia ultrabaja, denominado máquina nanoelectrónica de estados finitos o "nanoFSM", es más pequeño que una célula nerviosa humana. Está compuesto por cientos de transistores de nanocables, cada uno de los cuales es un interruptor unas diez mil veces más delgado que un cabello humano. Los transistores de nanocables utilizan muy poca energía porque son "no volátiles". Es decir, los interruptores recuerdan si están encendidos o apagados, incluso cuando no se les suministra energía.

En el nanoFSM, estos nanointerruptores se ensamblan y organizan en circuitos en varios "mosaicos". Juntos, los mosaicos enrutan pequeñas señales electrónicas alrededor de la computadora, lo que le permite realizar cálculos y procesar señales que podrían usarse para controlar sistemas diminutos, como minúsculos dispositivos médicos terapéuticos, otros pequeños sensores y actuadores, o incluso robots del tamaño de un insecto.

En 2011, el equipo de MITRE-Harvard demostró un mosaico tan diminuto capaz de realizar operaciones lógicas simples. En su reciente colaboración, combinaron varios mosaicos en un solo chip para producir un complejo único en su tipo, nanoordenador programable.

"Fue un desafío desarrollar una arquitectura de sistema y diseños de nanocircuitos que empaquetaran las funciones de control que queríamos en un sistema tan pequeño". "según Shamik Das, arquitecto jefe de la nanocomputadora, quien también es ingeniero principal y líder del grupo Nanosystems Group de MITRE. "Una vez que tuvimos esos diseños, aunque, nuestros colaboradores de Harvard hicieron un trabajo brillante innovando para poder realizarlos ".

La construcción de esta nanocomputadora fue posible gracias a importantes avances en los procesos que ensamblan con extrema precisión densas matrices de los numerosos nanodispositivos necesarios. Estos avances también hicieron posible la fabricación de múltiples copias del nanoFSM, utilizando un enfoque innovador en el que, por primera vez, Los nanosistemas complejos pueden ensamblarse económicamente de abajo hacia arriba en estrecha conformidad con un diseño preexistente. Hasta ahora, esto podría hacerse utilizando los costosos métodos de fabricación litográfica de arriba hacia abajo, pero no con montaje de abajo hacia arriba.

Por esta razón, el nanoFSM y los medios por los que se hizo representan un paso hacia la extensión de la muy importante tendencia económica de cinco décadas en miniaturización de acuerdo con la Ley de Moore, que ha impulsado la industria electrónica. Debido a las limitaciones de sus métodos convencionales de fabricación litográfica y de los transistores convencionales, muchos expertos de la industria han sugerido que la tendencia de la Ley de Moore pronto podría llegar a su fin. Algunos afirman que esto podría ocurrir en tan solo cinco años y tener consecuencias económicas negativas, a menos que haya innovaciones tanto en dispositivos como en tecnologías de fabricación, como los demostrados por el nanoFSM.

James Ellenbogen, científico jefe de nanotecnología en MITRE y experto en el desarrollo de ordenadores integrados a escala nanométrica, dijo, "El nanoFSM y los nuevos métodos que se inventaron para construirlo no son la respuesta completa para la industria. Sin embargo, Creo que incorporan importantes pasos hacia adelante en dos de las áreas clave en las que se ha centrado la industria electrónica para ampliar la Ley de Moore ".

Además de Das y Ellenbogen, el equipo de desarrollo de MITRE incluía a James Klemic, director del laboratorio de nanotecnología de la corporación. Los investigadores de MITRE, pionero en el campo de la nanotecnología desde 1992, colaboraron con un equipo de tres personas en Harvard, dirigido por Charles Lieber, un investigador de nanotecnología líder en el mundo.