La caída del agujero del conejo de carbono

Los proyectos de investigación tienen una forma divertida de volverse desproporcionados para los no expertos, prometiendo el éxito a menudo relativamente pequeño que las personas diligentes que hacen ciencia han logrado lograr. La expansión rentable es uno de los mayores asesinos de la investigación comercial, razón por la cual los desarrollos recientes en la creación de transistores de nanotubos de carbono nos dan esperanza.

Actualmente, la mayoría de los procesos de vanguardia utilizan FET (transistores de efecto de campo). A medida que se hicieron más pequeños, agregamos aletas y otros trucos para evitar que las cosas se pusieran raras cuando eran pequeños. La industria está buscando cambiar a GAAFET (Gate All Around FET) porque Intel y Samsung han declarado que sus procesos de 3 nm (o equivalentes) utilizarán el nuevo tipo de puerta de enlace. A medida que los transistores se encogían, la corriente de fuga "fuera del estado" aumentaba. Los GAAFET son dispositivos de múltiples puertas, lo que permite un mejor control de esa fuga, entre otras cosas.

Como de costumbre, ya estamos analizando lo que va más allá de 3nm a 2nm, y la preocupación es que GAAFET no escalará más allá de 3nm. Los nanotubos de carbono son una nueva tecnología porque ofrecen una serie de ventajas críticas. Conducen el calor excepcionalmente bien, exhiben una mayor conductividad y conducen grandes cantidades de energía. Además, muestran una mayor movilidad de electrones que los MOSFET convencionales y, a menudo, los superan con menos potencia, incluso en tamaños más grandes. Esto significa que son una técnica increíble con algunas advertencias.

Los problemas están relacionados principalmente con la producción y la confiabilidad. El proceso actual de cultivo de nanotubos produce varios tubos: metálicos y semiconductores. Para los transistores, desea utilizar este último en lugar de la formación, y obtener una mezcla exactamente uniforme de tubos es difícil cuando solo tienen 1 nm de ancho. Además, una vez que tenga una mezcla de tubos uniforme y de alta calidad, ¿cómo obtiene los tubos donde los quiere? Cada transistor utilizará varios tubos, por lo que una sola oblea utiliza varios billones de tubos. Incluso con fracciones de un centavo, un billón de cosas se suman rápidamente. Ha habido varios intentos de hacer crecer los tubos en el chip, pero la ALD (deposición de capa atómica) no se nuclea en las superficies de carbono.

Como mencionamos anteriormente, hay dos problemas de confiabilidad. Primero, los nanotubos de carbono de este tamaño se degradan en la atmósfera, algunos de los primeros circuitos integrados solo duran unas pocas semanas antes de que estalle un canal crítico. En segundo lugar, los transistores multicanal (en los que se utilizan varios tubos por transistor) duran más debido a las conexiones redundantes.

La mayoría de los jugadores están explorando el espacio: IBM, Darpa, TSMC, Stanford, MIT, Intel, Nanter y muchos más. Hay docenas de diseños diferentes: envuelto, enfundado, suspendido, arriba y abajo, sin un consenso claro sobre qué es mejor.

Esta no es la primera vez que hablamos de nanotubos de carbono en transistores y, con suerte, no será la última. Los CNTFET (transistores de nanotubos de carbono) se pueden usar en áreas específicas como la memoria o aplicaciones de bajo consumo y alto rendimiento.

[Image courtesy of Wikipedia]

  • jonathan + wilson dice:

    Veo toda esta charla sobre grandes cosas que el carbono puede hacer (grafeno, nanotubos de carbono, etc.) pero (como tantos avances en tecnología) parece que nunca sale del laboratorio y se convierte en productos reales.

    ¿Se trata de no descubrir cómo hacer esta nueva tecnología a un precio bastante bajo y en cantidades bastante grandes? ¿Hay personas interesadas en sí mismas que quieren mantener la nueva tecnología por alguna razón?

  • tekkieneet dice:

    Me ocuparía del gran problema de interconexión antes de hacer transistores más rápidos. A medida que reduce las dimensiones, las pistas se vuelven más delgadas y su retraso RC se vuelve realmente malo. No importa qué tan rápido se vuelvan sus transistores cuando se encogen, eventualmente ese retraso RC se convierte en el cuello de botella.

    En lugar de centrarnos en los transistores CNT, ¿deberíamos considerar a CNT como la interconexión?

Miguel Vidal
Miguel Vidal

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