Crean el primer semiconductor funcional de grafeno para chips: 10 veces más rápido que el silicio y más eficiente

La industria de los semiconductores es muy competitiva, dado que los dispositivos electrónicos abundan cada vez más y los chips tienen que seguir avanzando para poder aportar mejoras. El problema es que aunque el silicio se ha utilizado de forma eficaz para los semiconductores, hemos llegado a un punto donde bajar el número de nanómetros para aumentar el rendimiento y eficiencia es un proceso muy costoso y lento. Se está llegando al límite del silicio y por ello hay que buscar materiales alternativos. Ahora, por fin se ha creado el primer semiconductor funcional con grafeno, el que se considera el sucesor del silicio.

Los chips cada vez son más pequeños, potentes y eficientes, pues los avances en tecnología y procesos de fabricación permiten reducir su tamaño. Procesadores como los Intel Pentium 4 de 2004, tenían 90 nm (Prescott) y ya se consideraban toda una revolución en aquel entonces. Aunque solo tenían un solo núcleo, este funcionaba a una gran velocidad y los 90 nm eran un cambio significativo frente a los 130 nm anteriores. Fue precisamente en 2004 cuando también se descubrió el grafeno como material alternativo al silicio, aunque en aquel entonces no tuvo tanta importancia como a día de hoy.

Investigadores fabrican el primer semiconductor de grafeno para chips combinándolo con el carburo de silicio

Hace décadas, bajar los nanómetros de los chips era bastante sencillo y en cuestión de uno o dos años veíamos reducciones significativas. Sin embargo, con el paso de los años, se ha ido optimizando el proceso y llegando a un punto donde reducir los nanómetros conlleva un gasto de millones de dólares y meses o años de proceso. Es por ello que hemos estado utilizando 7 nm durante unos años, para luego acabar en 5 y 4 nm en la actualidad, con un retraso frente a las fechas previstas de llegada. Con el siguiente salto a los 3 y 2 nm, ya estaríamos muy cerca del límite del silicio.

El grafeno es considerado como la salvación en el mundo de los chips y ahora por fin podemos decir que se ha creado el primer semiconductor funcional con este material en el mundo. Para llegar a conseguirlo, los investigadores de Georgia Tech han tenido que emplear grafeno epitaxial refinado unido al carburo de silicio.

El grafeno permitirá crear chips que se calienten menos, sean más rápidos y eficientes

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El Dr. Walter de Heer, Catedrático Regente de Física de Georgia Tech, ha estado trabajando con el grafeno 2D desde inicios de los 2000. Según Walter, el grafeno aporta tres ventajas principales que lo hacen muy útil en semiconductores: es extremadamente robusto, soporta corrientes muy altas y puede calentarse sin descomponerse. Además de esas tres propiedades, había una característica que faltaba y era la separación de bandas adecuada, para poder encenderse y apagarse correctamente.

Gracias a la última tecnología han logrado realizar un avance en este aspecto, consiguiendo esa separación de bandas que se deseaba. De hecho, han conseguido crear ese primer chip funcional de grafeno usando hornos especiales junto a la combinación de grafeno y silicio que dijimos anteriormente. En sus pruebas han podido determinar que el material semiconductor creado a partir de grafeno tiene una movilidad 10 veces mayor que el silicio. Walter considera que este descubrimiento es el equivalente a un "momento hermanos Wright" y considerado que es un material mucho más eficiente, no se calienta tanto y es más rápido.