Científicos chinos de la Universidad de Pekín han desarrollado un nuevo transistor utilizando materiales a base de bismuto que rivaliza y potencialmente supera el rendimiento de los chips de silicio líderes actuales de Intel y TSMC. Este avance, detallado en *Nature Materials*, podría representar un cambio significativo en la industria de la informática, especialmente a medida que las limitaciones de los transistores basados en silicio se vuelven cada vez más evidentes y los factores geopolíticos restringen el acceso a la tecnología avanzada de fabricación de chips.
En la Universidad de Pekín, un equipo de científicos chinos ha revolucionado potencialmente la industria de la computación con una innovación innovadora: un transistor sin silicio. Este desarrollo, detallado en la revista *Nature Materials*, representa un avance significativo en la tecnología de chips, ofreciendo un rendimiento y una eficiencia superiores en comparación con los procesadores basados en silicio existentes.
El núcleo de esta innovación reside en los materiales y la arquitectura del nuevo transistor. A diferencia de los transistores convencionales que dependen del silicio, este nuevo diseño utiliza una delgada lámina de oxiseleniuro de bismuto (Bi₂O₂Se) cultivado en laboratorio para el canal y óxido de seleniuro de bismuto (Bi₂SeO₅) como material de la puerta. Estos materiales pertenecen a la clase de los semiconductores bidimensionales, que son láminas atómicamente delgadas con propiedades eléctricas excepcionales. Esta elección de materiales es crucial para el rendimiento mejorado del transistor.
Además, el transistor emplea una estructura de transistor de efecto de campo de puerta envolvente (GAAFET). Este diseño difiere de los transistores de efecto de campo Fin (FinFETs) comúnmente utilizados desde la década de 1990. Los FinFETs, que se asemejan a pequeños rascacielos, han sido fundamentales para reducir el tamaño de los chips, pero se enfrentan a límites físicos. La estructura GAAFET, donde la puerta rodea el canal por los cuatro lados, ofrece un control superior del flujo de corriente y reduce significativamente el desperdicio de energía.
El rendimiento de este nuevo transistor es impresionante. Según el equipo de investigación, puede operar un 40% más rápido que los chips de silicio de 3 nanómetros más avanzados disponibles actualmente, consumiendo simultáneamente un 10% menos de energía. Esta mayor velocidad se atribuye al movimiento más rápido de los electrones dentro del material de oxiseleniuro de bismuto, incluso en espacios compactos, y a su constante dieléctrica más alta, que permite un control de carga más eficiente.
Las implicaciones de este avance van más allá del mero avance tecnológico. La investigación también está impulsada por factores geopolíticos. Debido a las restricciones a la exportación lideradas por Estados Unidos, las empresas chinas tienen acceso limitado a los últimos equipos de fabricación de chips de silicio, específicamente a las máquinas de litografía avanzadas necesarias para la fabricación de chips de 3 nanómetros. Este contexto ha impulsado a los investigadores chinos a buscar soluciones alternativas.
El profesor Hailin Peng, autor principal del estudio, enfatizó este punto, afirmando que esta innovación “nació de la necesidad debido a las sanciones actuales”, lo que ha “obligado a los investigadores a encontrar soluciones desde perspectivas frescas”. Este cambio de perspectiva ha llevado a un avance tecnológico que podría cambiar las reglas del juego.
El desarrollo de este transistor sin silicio también ofrece una vía potencial para eludir estas restricciones. La capacidad de fabricar estos transistores utilizando las herramientas existentes en China podría proporcionar una ventaja significativa en el panorama mundial de los semiconductores.
Sin embargo, a pesar de los prometedores resultados, quedan varias preguntas. La principal preocupación es la escalabilidad de la producción. ¿Se pueden fabricar estos transistores a gran escala? ¿Resistirán el calor y el estrés de los entornos informáticos del mundo real? Y, quizás lo más importante, ¿cuánto tiempo tardará esta tecnología en integrarse en los dispositivos de consumo?
El equipo de investigación ya está trabajando en la ampliación de la producción. Los primeros prototipos de unidades lógicas construidas con el transistor han mostrado resultados prometedores, incluyendo voltajes de funcionamiento ultrabajos y una alta ganancia de voltaje. El hecho de que se utilizaran plataformas de fabricación existentes también sugiere que la barrera para la producción en masa podría no ser tan alta como con otras tecnologías experimentales.
Los propios investigadores son optimistas, escribiendo que “los 2D GAAFETs exhiben un rendimiento y una eficiencia energética comparables a los transistores comerciales basados en silicio, lo que los convierte en un candidato prometedor para el próximo nodo tecnológico”.
A pesar de este optimismo, la transición de los avances de laboratorio a los chips comerciales es un proceso complejo y largo, que a menudo tarda años o incluso décadas. La integración de miles de millones de transistores en un chip fiable y fabricable es un desafío significativo.
No obstante, si tiene éxito, este avance podría proporcionar a China una nueva base tecnológica y señalar un cambio en la carrera de los semiconductores. Sugiere que el futuro de la tecnología de chips puede no depender únicamente de hacer el silicio más pequeño, sino de explorar materiales y arquitecturas alternativas. Esta investigación indica que el futuro de la computación puede estar más allá del silicio.
Científicos chinos de la Universidad de Pekín crearon un transistor innovador sin silicio, utilizando oxiseleniuro de bismuto y óxido de seleniato de bismuto, superando en velocidad y eficiencia energética a los chips de silicio líderes. Este avance, impulsado por restricciones geopolíticas, abre una vía para que China progrese en semiconductores y señala un cambio en la industria hacia materiales alternativos al silicio. Aunque la producción a escala es un desafío, este logro marca un momento crucial, sugiriendo que el futuro de la computación podría residir en la reinvención de materiales y arquitecturas. Para profundizar en la ciencia de los materiales 2D y su potencial, consulte publicaciones recientes en *Nature Materials* y revistas similares.
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