Gordon Moore, cofundador y ex director ejecutivo de Intel, hizo una observación en 1965 de que la cantidad de transistores en un chip se duplica cada año. En 1975, revisó su”ley”que pedía que la cantidad de transistores en un chip se duplicara cada dos años. Por lo general, cuanto mayor sea el recuento de transistores de un chip, más potente y eficiente en energía es.
Con el nodo de proceso líder actualmente en 3nm, tanto TSMC como Samsung Foundry tienen planes de bajar a 2nm para 2025. Samsung ha dicho que su hoja de ruta incluye un nodo de 1,4 nm en 2027. Pero eventualmente, el silicio pierde sus características eléctricas en un cierto tamaño y la Ley de Moore podría ser derogada (sí, sabemos que no es una ley real).
El uso de materiales 2D para construir pequeños transistores podría mantener viva la Ley de Moore
Una forma posible de mantener viva la Ley de Moore ha sido lanzado por un equipo de investigadores del MIT. El equipo descubrió que podía construir transistores más pequeños usando materiales 2D. Usando un método llamado”crecimiento monocristalino no pitaxial”, los materiales 2D se cultivan en obleas de silicio. Estos materiales 2D son láminas bidimensionales ultradelgadas de cristales perfectos tan delgados como un átomo. El equipo del MIT dice que los materiales 2D que creó no tenían ningún defecto, lo que le permitió crear un transistor simple y funcional.
Un equipo de investigación del MIT pudo hacer crecer cristales 2D en una oblea de silicio, lo que le permitió construir un transistor funcional
Los materiales 2D se conocen como dicalcogenuros de metales de transición o TMD. A escala nanométrica, conducen electrones de manera más eficiente que el silicio.
Este podría ser el avance que la industria tecnológica necesita para continuar construyendo chips más potentes. Como ejemplo de cómo funciona la Ley de Moore, considere que en 2019, el conjunto de chips Bionic A13 de 5nm de Apple, utilizado para alimentar la línea iPhone 11, llevaba 8.500 millones de transistores. El SoC Apple A16 Bionic de 4 nm, que se encuentra en los modelos iPhone 14 Pro, cada uno estaba equipado con cerca de 16 mil millones de transistores.
Se espera ampliamente que este año, los modelos premium de iPhone 15 de Apple utilicen el A17 Bionic, que se producirá utilizando el nodo de proceso de 3nm; el chip podría transportar entre 18 000 millones y 20 000 millones de transistores o más.
Hablando sobre el uso de materiales 2D para mantener viva la Ley de Moore, Jeehwan Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, dijo:”Esperamos que nuestra tecnología pueda permitir el desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación basados en semiconductores 2D de alto rendimiento. Hemos desbloqueado una manera de alcanzar la Ley de Moore usando materiales 2D”.
Los investigadores del MIT estaban capaz de superar la difícil tarea de cultivar materiales 2D en silicio
El equipo pudo superar el desafío de cultivar materiales 2D en silicio. Para construir semiconductores, se deben usar obleas de silicio, señaló el profesor asociado.”Hasta ahora, no ha habido forma de hacer materiales 2D en forma monocristalina en obleas de silicio, por lo que toda la comunidad casi ha renunciado a buscar materiales 2D para los procesadores de próxima generación”, dice Kim.”Ahora hemos resuelto completamente este problema, con una forma de hacer que los dispositivos sean más pequeños que unos pocos nanómetros. Esto cambiará el paradigma de la Ley de Moore”.
Otras áreas de investigación en las que se centrará Intel incluyen la búsqueda de nuevos empaques 3D para la integración perfecta de chiplets y el estudio de nuevas posibilidades en eficiencia energética y memoria. En cuanto al uso de materiales 2D, Intel dice que estos materiales súper delgados pueden ayudarlo a colocar más transistores dentro de un solo chip.
Los transistores hechos de materiales 2D podrían ser la innovación que mantiene la industria tecnológica en crecimiento. Podría permitir a los fabricantes desarrollar teléfonos inteligentes más rápidos y potentes con el tipo de duración de la batería con la que solo podemos soñar en este momento.
