IBM Research anunció hoy un gran avance en ingeniería que podría acelerar la sustitución de los nanotubos de carbono de los transistores de silicio para impulsar las tecnologías informáticas futuras.

Los científicos de IBM demostraron una nueva forma de reducir los contactos de los transistores sin reducir el rendimiento de los dispositivos de nanotubos de carbono. abriendo un camino a dramáticamente más rápido, chips de computadora más pequeños y potentes que superan las capacidades de los semiconductores tradicionales. Los resultados se informarán en la edición del 2 de octubre de Ciencias .

El avance de IBM supera un obstáculo importante al que se enfrentan el silicio y cualquier tecnología de transistores semiconductores al reducir la escala. En cualquier transistor, dos cosas escalan:el canal y sus dos contactos. A medida que los dispositivos se vuelven más pequeños, El aumento de la resistencia al contacto de los nanotubos de carbono ha obstaculizado las ganancias de rendimiento hasta ahora. Estos resultados podrían superar los desafíos de la resistencia de contacto hasta el nodo de 1.8 nanómetros, a cuatro generaciones de tecnología.

Los chips de nanotubos de carbono podrían mejorar en gran medida las capacidades de las computadoras de alto rendimiento, permitir que Big Data se analice más rápido, aumentar la energía y la duración de la batería de los dispositivos móviles y el Internet de las cosas, y permitir que los centros de datos en la nube brinden servicios de manera más eficiente y económica.

Transistores de silicio, pequeños interruptores que transportan información en un chip, se han hecho más pequeños año tras año, pero se están acercando a un punto de limitación física. Con la Ley de Moore quedándose sin fuerza, Reducir el tamaño del transistor, incluidos los canales y contactos, sin comprometer el rendimiento, ha sido un desafío molesto para los investigadores durante décadas.

IBM ha demostrado anteriormente que los transistores de nanotubos de carbono pueden funcionar como excelentes interruptores en dimensiones de canal de menos de diez nanómetros, el equivalente a 10, 000 veces más delgado que un mechón de cabello humano y menos de la mitad del tamaño de la tecnología de silicio líder en la actualidad. El nuevo enfoque de contacto de IBM supera el otro gran obstáculo en la incorporación de nanotubos de carbono en dispositivos semiconductores, lo que podría resultar en chips más pequeños con mayor rendimiento y menor consumo de energía.

A principios de este verano, IBM presentó el primer chip de prueba de silicio de nodo de 7 nanómetros, empujando los límites de las tecnologías de silicio y asegurando más innovaciones para IBM Systems y la industria de TI. Al avanzar en la investigación de nanotubos de carbono para reemplazar los dispositivos de silicio tradicionales, IBM está allanando el camino para un futuro posterior al silicio y está cumpliendo con su inversión en I + D de chips de $ 3 mil millones anunciada en julio de 2014.

"Estas innovaciones de chips son necesarias para satisfacer las demandas emergentes de la computación en la nube, Internet de las cosas y sistemas de Big Data, "dijo Dario Gil, vicepresidente de Ciencia y Tecnología de IBM Research. "A medida que la tecnología del silicio se acerca a sus límites físicos, nuevos materiales, Los dispositivos y las arquitecturas de circuitos deben estar preparados para ofrecer las tecnologías avanzadas que requerirá la era de la Computación Cognitiva. Este avance muestra que los chips de computadora hechos de nanotubos de carbono podrán alimentar los sistemas del futuro antes de lo esperado por la industria ".

Un nuevo contacto para los nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono representan una nueva clase de materiales semiconductores que consisten en láminas atómicas individuales de carbono enrolladas en un tubo. Los nanotubos de carbono forman el núcleo de un dispositivo transistor cuyas propiedades eléctricas superiores prometen varias generaciones de tecnología que escalará más allá de los límites físicos del silicio.

Los electrones en los transistores de carbono pueden moverse más fácilmente que en los dispositivos basados ​​en silicio, y el cuerpo ultradelgado de los nanotubos de carbono proporcionan ventajas adicionales a escala atómica. Dentro de un chip Los contactos son las válvulas que controlan el flujo de electrones del metal a los canales de un semiconductor. A medida que los transistores se reducen de tamaño, la resistencia eléctrica aumenta dentro de los contactos, que impide el rendimiento. Hasta ahora, La disminución del tamaño de los contactos en un dispositivo provocó una caída proporcional en el rendimiento, un desafío al que se enfrentan las tecnologías de transistores de nanotubos de silicio y de carbono.

Los investigadores de IBM tuvieron que renunciar a los esquemas de contacto tradicionales e inventaron un proceso metalúrgico similar a la soldadura microscópica que une químicamente los átomos de metal a los átomos de carbono en los extremos de los nanotubos. Este 'esquema de contactos unidos por los extremos' permite que los contactos se encojan por debajo de los 10 nanómetros sin deteriorar el rendimiento de los dispositivos de nanotubos de carbono.

"Para cualquier tecnología de transistores avanzada, el aumento de la resistencia de contacto debido a la disminución del tamaño de los transistores se convierte en un cuello de botella importante en el rendimiento, "Gil agregó." Nuestro enfoque novedoso es hacer el contacto desde el extremo del nanotubo de carbono, que mostramos no degrada el rendimiento del dispositivo. Esto nos acerca un paso más al objetivo de una tecnología de nanotubos de carbono dentro de la década ".