Científico de IBM revela tecnología de nanotubos de carbono para extender la Ley de Moore

El científico de IBM Research Qing Cao revela un método revolucionario para interconectar nanotubos de carbono.

El inminente frenazo de chips basados en silicio ha llevado largo tiempo a investigadores a buscar alternativas. Qing Cao de IBM afirma que los nanotubos de carbono (CNTs) —láminas cilíndricas de carbono de solo unos pocos átomos de ancho— ofrecen un camino a transistores más pequeños, rápidos y energéticamente eficientes que pueden sostener la Ley de Moore por décadas.

Reconocido como Pionero Menor de 35 por MIT Technology Review este año, Cao demostró cómo los CNTs pueden alinearse precisamente en arrays densos y luego unirse a minúsculos conectores metálicos. Esta técnica, presentada en EmTech de TR en Cambridge, MA, allana el camino para escalar CNTs a dimensiones de chips de silicio actuales.

¿Cuáles son los límites del silicio y cómo los superan los CNTs?

Qing Cao: Los chips de silicio actuales albergan miles de millones de transistores a 22 nm, y ya hemos fabricado nodos de 7 nm. Sin embargo, el silicio alcanza una barrera física alrededor de 5-6 nm debido a efectos de túnel cuántico. Los CNTs, con diámetros alrededor de 1 nm (cuatro átomos de ancho), permiten dispositivos a escala de 5 nm y más allá. A estas dimensiones, los transistores CNT pueden operar el doble de rápido que el silicio consumiendo menos de la mitad de energía.

¿Por qué no se han comercializado chips CNT aún?

QC: A medida que las dimensiones del dispositivo se encogen, las interconexiones que conectan transistores también deben volverse más pequeñas. Reducir conectores metálicos por debajo de 10 nm aumenta dramáticamente la resistencia, socavando el rendimiento. Nuestro equipo en el Centro de Investigación Thomas J. Watson ha diseñado un enlace químico robusto entre extremos de CNT y alambres de molibdeno, demostrando que incluso conexiones metálicas de 40 átomos de ancho preservan el rendimiento del dispositivo.

Construir un wafer CNT completo sigue siendo un desafío. Hemos ideado un proceso de auto-ensamblaje que arregla CNTs en arrays lado a lado a lo largo de un wafer, permitiendo integración de contactos metálicos con pérdida resistiva mínima. Esta combinación podría producir chips más pequeños, rápidos y energéticamente eficientes que sus contrapartes de silicio, extendiendo efectivamente la Ley de Moore.

¿Cuándo podríamos ver estos chips en dispositivos de consumo?

QC: Anticipamos dispositivos basados en CNT entrando en productos dentro de los próximos 10-15 años, sosteniendo la Ley de Moore por al menos las próximas dos décadas. Nuestra visión a largo plazo es empaquetar 1 billón de transistores en un solo procesador —más que las estrellas en la Vía Láctea.