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El futuro de los microprocesadores
Ante una mayor demanda de potencia con un menor consumo, el desarrollo y la producción de chips enfrenta desafíos físicos y de procesos de fabricación
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En los últimos 40 años, el poder de procesamiento del chip de silicio ha ido creciendo según la predicción que hiciera en 1965 el cofundador de Intel, Gordon Moore .
La llamada Ley de Moore establece que el número de transistores que pueden colocarse en un chip, sin aumentar el costo de su producción, se duplicará aproximadamente cada dos años. De forma habitual, esas duplicaciones se han logrado mediante la reducción de los transistores, la unidad básica de procesamiento del chip de silicio.
Pero se da por sentado que, en algún momento, la ley de Moore no podrá seguir cumpliéndose, porque los transistores no podrán hacerse más pequeños.
Ayuda de la nanología
En todo el mundo, académicos, investigadores y estudiantes buscan las maneras para que la nanotecnología supere las ya infinitesimales dimensiones de los chip actuales.
Pero las técnicas que funcionan en los laboratorios no sirven aún para cubrir la demanda de la producción industrial de chips.
"Pueden hacerlo en los laboratorios y obtener resultados, pero esto también tiene otro lado", dijo el profesor Mike Kelly, del Centro de Fotónica y Electrónica Avanzada de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido.
El problema radica en que estos micro componentes están hechos de un pequeñísimo número de átomos. Y el húmero de átomos en una estructura es el que determina sus propiedades eléctricas.
Los trabajos de Kelly sugieren que si tan solo uno o dos átomos faltaran tendría un efecto muy grande en la confiabilidad del componente.
Generalmente los fabricantes de chips se esfuerzan por lograr lo que se conoce como el grado de "Confiabilidad Sigma Seis", es decir, que el chip debe responder correctamente 99,99966% de las veces.
Los últimos chips de Intel serán construidos con componentes de sólo 22 nanómetros de diámetro, pero hay planes para llegar hasta los 14 nm y luego 11 nm. Para tener una referencia, un cabello humano es de 60.000 nm.
El problema del tamaño
"La gran pregunta es en qué punto uno o dos átomos hacen la diferencia", dice Kelly, quien afirma que la historia de la ingeniería da lecciones a los fabricantes de chip deseosos de mantener vigente la Ley de Moore.
Durante la Segunda Guerra Mundial las técnicas para la fabricación de hélices fueron llevadas al extremo, en el empeño de hacerlas cada vez más grandes.
Pero eventualmente las hélices grandes resultaron ser mucho menos eficientes porque los ejes sobre los que giraban se hundían por su propio peso.
El profesor Kelly teme que los fabricantes de chip estén dirigiéndose hacia una crisis similar.
La fabricación de un chip implica dibujar una plantilla del circuito, grabándolo sobre una lámina de silicio y poniendo luego los componentes capa por capa, pero como asegura Kelly: "más allá de 12nm eso se va aponer muy, muy difícil".
El director de investigación de componente de Intel, Mike Mayberry,está de acuerdo con que las técnicas de fabricación tienen sus límites y que la única opción es cambiarlas.
"Estamos mezclando métodos y vamos a ser capaces de construir cosas que no habíamos podido hacer", explicó Mayberry.
Nuevos sistemas
Un método que algunos fabricantes han adoptado es la colocación de varias capas del espesor de un átomo de un material que ayude a hacer los componentes individuales mas confiables.
Mayberry dice que su compañía está investigando otras maneras, además de la reducción de componentes, para hacer los procesadores más poderosos y más útiles.
La arquitectura interna podría ser cambiada para ayudar a un mayor flujo de datos. Sensores y transmisores inalámbricos pueden integrase más dentro del chip.
"Habrá avances en todas las partes de arquitectura. Será para hacerlos más útiles, consumir menos energía y ocupar menos espacio".
Mientras tanto, será complicado diseñar una ruta para permitir que siga funcionando la Ley de Moore, dijo Mayberry.
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