Por Katherine Bourzac
Intel ha mostrado el diseño de su próxima generación de chips. El diseño del nuevo transistor, que utiliza una puerta de tres dimensiones en lugar de una plana, entrará en producción en las fábricas de la empresa el próximo año. La empresa afirma que la estructura tridimensional le permitirá doblar la densidad de sus chips, al mismo tiempo que proporcionará mejoras de rendimiento y un menor consumo de energía. La primera aplicación del nuevo diseño será en los chips de los procesadores Core de la empresa, utilizados para ordenadores de sobremesa. A continuación, los chips serán integrados en la línea de chips para móviles y dispositivos portátiles de Intel, llamada Atom.
Intel destaca que la fabricación de su chip representará la primera producción a gran escala de transistores en tres dimensiones. Los nuevos chips son un 37 por ciento más rápidos que los actuales de la empresa cuando operan a bajo voltaje para mantener un bajo consumo de energía. Además, requieren la mitad de energía para operar a una misma velocidad de conmutación. El consumo de energía es importante en dispositivos portátiles, ya que determina cuánto tiempo dura la batería. También es crucial en las granjas de servidores hambrientas de energía que conforman la nube.
Los mejores chips en el mercado actual utilizan transistores planos de 32 nanómetros de tamaño. La próxima generación utilizará transistores de 22 nanómetros. Para incluir más potencia de procesamiento en un tamaño más pequeño sin tener que disparar los requisitos de energía, la empresa tuvo que recurrir a un nuevo diseño. "La dificultad de escalar el dispositivo plano se estaba volviendo extrema", indica William Holt, director general del grupo de tecnología y fabricación de Intel. Los chips de 22 nanómetros de la empresa serán constituidos exclusivamente por transistores de tres dimensiones.
A medida que se reduce su tamaño, los transistores convencionales se ven sujetos a un problema llamado fuga. Esto significa que cuando el transistor se encuentra en estado "apagado", una pequeña cantidad de corriente sigue fluyendo a su través. Esto provoca errores y una pérdida de energía. Intel indica que el diseño de tres dimensiones se ve menos afectado por este problema.
Los transistores convencionales utilizan un electrodo de metal, al que se llama la puerta, para controlar el flujo de electrones a través de un canal plano en el substrato de silicio. Cuando la corriente aplicada por la puerta es lo suficientemente alta, el flujo de electrones a través del canal entre los electrodos fuente y de drenaje. El diseño tridimensional de Intel consta de estos mismos elementos básicos. Sin embargo, en lugar de ser plano, el canal es una "aleta" de silicio en relieve rodeada por una puerta en las tres dimensiones. Esto permite una conexión más íntima entre la puerta y el canal, y esto a su vez permite un mejor control, reduciendo de forma importante las fugas. Mediante la conexión de un conjunto de electrodos a múltiples "aletas" en un solo transistor, la empresa puede producir transistores que operan con una mayor corriente de unidad—una ventaja para la operación a alto rendimiento.
La empresa ha estado desarrollando el transistor de puerta tiple desde el año 2002. "El verdadero reto ha sido conseguir que estuviera listo para la fabricación," comenta Mark Bohr, investigador sénior de Intel. Bohr especula que la empresa tiene una ventaja de tres años sobre otros fabricantes de chips en lo que a esta tecnología se refiere.
Intel indica que la producción de los transistores de tres dimensiones no requiere ninguna tecnología de fabricación nueva. Unos pasos de grabado adicionales implicarán un pequeño aumento de los costes de producción.
La compañía destaca que el diseño tridimensional podrá ser escalado hasta la próxima generación de chips, que utilizará transistores de 14 nanómetros. Más allá de eso, se necesitará algo nuevo. "Estamos en una época en que ya no podemos reducir el tamaño del transistor y esperar beneficios importantes", afirma Bohr. "Tenemos que innovar continuamente e inventar nuevas estructuras y materiales."
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