Revolución de los microchips: científicos hallan la forma de reducir los transistores a menos de 4 nanómetros

El mundo de la electrónica moderna se encuentra en el umbral de una nueva frontera tecnológica. Investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) han logrado identificar los límites fundamentales de la miniaturización de los transistores mediante el modelado mecánico-cuántico. Este descubrimiento permitirá aumentar drásticamente el rendimiento de smartphones, servidores y sistemas de AI. Así lo informa Ixbt.com en su noticia.

Los transistores son diminutos interruptores que controlan el flujo eléctrico en los circuitos integrados. Aunque la industria habla actualmente de pasar a procesos tecnológicos de 2 nanómetros, las dimensiones físicas reales de los transistores siguen siendo superiores a 10 nanómetros. Según ixbt.com, el principal obstáculo para reducir más el tamaño está relacionado con el efecto túnel cuántico.

El efecto túnel cuántico es un fenómeno en el que los electrones comienzan a «filtrarse» a través de barreras energéticas que serían infranqueables según las leyes de la física clásica. Esto provoca fugas de corriente y la pérdida de control del transistor, haciendo que el dispositivo deje de funcionar de manera estable. Los científicos del KAIST realizaron cálculos a nivel atómico para eliminar precisamente este problema.

Mecánica cuántica y nuevos materiales

El equipo liderado por el profesor Yon-Hoon Kim utilizó una metodología especial llamada MS-DFT (multi-space constrained-search density functional theory). Este método permite modelar no solo los materiales, sino dispositivos electrónicos completos, incluyendo interfaces complejas de metal-semiconductor. Se eligió el disulfuro de molibdeno (MoS2), con un espesor de un solo átomo, como material principal.

Los experimentos digitales demostraron que el nivel de filtración de electrones depende no solo del material del canal, sino también de la elección del metal y la geometría del contacto. Esto significa que los límites de miniaturización no son estrictamente fijos, sino que pueden ampliarse mediante soluciones de ingeniería.

Según las conclusiones de los científicos, la longitud crítica que afecta el funcionamiento del transistor debido al efecto túnel puede reducirse a menos de 4 nanómetros. Esto va mucho más allá de las expectativas tecnológicas actuales. Para lograr este resultado, se propone una estrategia de combinación de materiales bidimensionales con diversas propiedades.

¿Cómo serán los procesadores del futuro?

Este descubrimiento llevará la eficiencia energética de los chips producidos por gigantes como Apple, NVIDIA o Intel a un nuevo nivel. Cuanto más pequeños sean los transistores, más elementos se pueden colocar en un chip y menor será el consumo de energía.

La nueva estrategia de diseño propuesta por los autores de la investigación promete las siguientes ventajas:

• Reducción significativa del consumo de energía;
• Aumento de la velocidad de cómputo varias veces;
• Control de la disipación de calor dentro del chip;
• Creación de procesadores ultra potentes para algoritmos de AI.

En conclusión, el trabajo de los científicos del KAIST demuestra que la «ley de Moore» en la industria de los semiconductores aún no ha perdido su vigencia y que existen nuevos horizontes para el progreso tecnológico. Ahora es el momento de aplicar estos modelos teóricos al proceso de producción real.