Rompiendo las Barreras de la Miniaturización: Transistores Fabricados con Nanotubos de Carbono

El camino hacia la fabricación de computadoras cada vez más rápidas tiene siempre como desafío el uso de transistores cada vez más pequeños para satisfacer la demanda de poder de cómputo. Mas allá de modificar los materiales y geometrías, algunos investigadores han puesto la vista en los nanotubos de carbono como un paso más allá de las barreras que impone el silicio.

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Todos en el mundo de las computadoras conoce el límite al cual se enfrentan los transistores de silicio y su miniaturización, así que la alternativa del uso de nanotubos de carbono es casi perfecta debido a sus propiedades únicas. Los transistores basados en nanotubos de carbono pueden hacerse más pequeños, más rápidos y eficientes. Pero, “siempre hay un pero”, la dificultad de hacer crecer los nanotubos de carbono debido a su naturaleza tan delicada hacen que la producción en masa sea lejana. Por ello, los investigadores han tenido que mirar las cosas desde otro punto de vista. En vez de hacer crecer nanotubos de carbono con ciertas propiedades deseadas, los hicieron genéricos y colocaron al azar en una superficie de silicio para luego añadir electrónica que pudiera trabajar con las propiedades que ya contaban.

Researchers build carbon nanotube transistors that outperform those made with silicon

 

Aun así, había problemas al usar los electrodos tradicionales, por tanto, los investigadores construyeron uno nuevo usando capas de grafeno muy finas. El resultado fue un transistor muy delgado capaz de mover más corriente (Ampers) que los estándar CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) y usando la mitad de voltaje. También resultó ser sorprendentemente más rápido que los transistores comunes debido a una conmutación con menos retardo y de apenas 70 femtosegundos (1x 10−15 seg).

For first time, carbon nanotube transistors outperform silicon

El trabajo fue realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Peking en China.

tiny transistor

Los CNT FETs (High-Performance Top-Gated Carbon Nanotube Field-Effect Transistors) tienen un largo de compuerta de apenas 5nm (nanómetros) y pueden ser fabricados para superar en rendimiento a los actuales transistores CMOS FETs (Complementary Metal-Oxide Semiconductor Filed-Effect Transistors), de los cuales podemos encontrar billones en cualquier CPU a la fecha.

Un estudio reciente ha revelado que los dispositivos basados en CNT que usan contactos de grafeno pueden operar mucho más rápido y a menor voltaje (0.4Volts vs 0.7Volts) comparando con CMOS. El equipo de investigadores fue capaz de utilizar un electrón por cada operación de conmutación en CNT FET de 5 nanómetros a un tiempo de conmutación de 42 femtosegundos. Tengamos en cuenta que un transistor de 14 nanómetros basado en CMOS tiene un tiempo de conmutación de 220 femtosegundos.

Notas Finales:

Intel predijo que la miniaturización de los actuales transistores basados en CMOS puede ser insostenible para la industria al llegar a los 7nm (nanómetros) para el año 2020. La estructura del carbono en forma de persiana hexagonal puede pensarse como un hoja de grafeno enrrollada dentro de un cilindro. Esta estructura simple con propiedades únicas pueden dar lugar a una nueva era en el desarrollo de transistores por bajo de los 7 nanómetros.

Fuentes: phys.orgscientific-computing.com, sciencenews

 

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