Un salto nanométrico a billones de transistores

Qing Cao, científico de IBM Research, desarrolla una forma de vincular los nanotubos de carbono

Los científicos e ingenieros no necesitan usar tablillas en Times Square para declarar "El fin de la Ley de Moore está cerca". Todos saben que los chips de computadora basados ​​en silicio pronto dejarán de mejorar en velocidad y reducirán su tamaño. Uno de esos científicos, Qing Cao de IBM, puede haber encontrado la respuesta del silicio alternativo en los nanotubos de carbono:láminas de carbono enrolladas que pueden conducir mejor las señales eléctricas a una escala mucho más pequeña que el silicio.

Cao, que fue reconocido como Pioneer Under 35 por MIT Technology Review este año, descubrí una manera de alinear los CNT juntos y luego fusionarlos a pequeños cables conectores de metal. Esto significa que se podrían escalar al tamaño de los chips de silicio actuales y eventualmente reemplazarlos en las computadoras del mañana. Cao explicó cómo logró alinear nanotubos en matrices y luego soldar átomos de metal al final de un nanotubo de cuatro átomos de ancho en el TR de esta semana. EmTech en Cambridge, MA. Me reuní con Cao para echarle un vistazo a su charla. *

* Actualización, 21/10/16:Vea la presentación EmTech de Qing Cao en MIT Technology Review.

Qing Cao , IBM Research (crédito de la foto:MIT Technology Review)

¿Cuál es el límite de Silicon y cómo los CNT van más allá de ese límite?

Qing Cao: Los chips de silicio ya contienen miles de millones de transistores a 22 nm. Estos son los tipos de chips de los servidores actuales. Y hemos demostrado que 7 nm es posible. Pero la capacidad de Silicon termina en alrededor de 5 o 6 nm cuando choca contra la pared de la mecánica cuántica. Sin embargo, los nanotubos de carbono, con su tamaño intrínsecamente pequeño, alrededor de 1 nm, o solo cuatro átomos de ancho, nos permiten llegar al nodo de 5 nm o más. A esta escala, los transistores CNT podrían funcionar dos veces más rápido en comparación con el silicio, mientras consumen menos de la mitad de la energía.

¿Por qué no hemos podido construir chips CNT todavía?

Qing Cao , IBM Research (crédito de la foto:MIT Technology Review)

Control de calidad: Cuando pasamos a dispositivos más pequeños, los conectores tienen que encogerse al mismo tiempo. Pero la reducción del tamaño del conector metálico, por debajo de los 10 nm, aumenta drásticamente la resistencia y, por lo tanto, mata el rendimiento del dispositivo. Nosotros, mi equipo del Centro de Investigación Thomas J Watson y yo, desarrollamos una forma de conectar el extremo de los CNT a un cable de molibdeno a través de fuertes enlaces químicos y verificamos, en este caso, que la reducción de la dimensión del conector no comprometerá rendimiento del dispositivo, incluso si el tamaño de los conectores metálicos se redujo a solo 40 átomos de ancho o incluso más pequeños.

Después de resolver el problema del conector, todavía necesitamos una oblea CNT para construir chips CNT. Mi equipo ha desarrollado una forma de autoensamblar nanotubos en matrices alineadas lado a lado en obleas. Ser capaz de ensamblar matrices CNT en una oblea y luego conectarlas con diminutos cables metálicos con una mínima pérdida de resistencia significará chips más pequeños a velocidades más rápidas que el silicio, y la continuación de la Ley de Moore.

¿Cuándo crees que estos chips llegarán a nuestras computadoras y dispositivos?

Control de calidad: Creo que estos dispositivos de nanotubos surgirán en productos en los próximos 10 a 15 años y ayudarán a mantener la Ley de Moore durante al menos los próximos 20 años. Eventualmente, queremos empaquetar 1 billón de transistores en un procesador (¡eso es más que la cantidad de estrellas en la Vía Láctea!)