Transistores 3D en proceso de 3 nm: un importante avance

Los transistores 3D marcaron un importante avance frente al modelo tradicional de transistores en 2D. No solo redujeron de forma notable el consumo eléctrico, sino que también sufren menos fugas de electrones (lo que se traduce en una facilidad mayor para completar reducciones de procesos de fabricación) y ofrecen un mayor rendimiento en las operaciones de comunicación entre transistores, gracias al acortamiento de la distancia entre ellos que se logra al añadir una nueva dimensión.

Su valor a día de hoy está fuera de toda duda, ya que en líneas generales gracias a los transistores 3D ha sido posible un gran salto en el sector de los microprocesadores de consumo general tanto a nivel de rendimiento como de consumo, aunque ni siquiera este avance ha sido inmune a las complicaciones que implican las continuas reducciones de proceso de fabricación, algo que Intel está sufriendo con la transición a los 10 nm.

Esta introducción nos sirve para entender mejor la importancia que tiene la última investigación de un grupo de científicos del MIT y de la Universidad de Colorado, que sentaron las bases necesarias para crear el primer transistor 3D del mundo fabricado en proceso de 3 nm. Actualmente los procesadores Core de Intel se fabrican en 14 nm, y AMD anunció hace poco que Zen 2 iba a dar el salto a los 7 nm, un proceso que bordea los límites físicos del silicio.

Transistores 3D en 3 nm: ¿cómo ha sido posible?

Los investigadores han explicado que para completar este proceso han tenido que personalizar una nueva técnica de microfabricación llamada grabado térmico a nivel atómico (ALE térmico) que modifica el material semiconductor átomo a átomo. Sí, como habréis podido imaginar esto significa que no es viable para ser utilizado a gran escala, pero representa un avance importante que la propia Intel ha valorado de forma positiva.

La microfabricación implica dos claves: la deposición (película en crecimiento sobre un sustrato) y el grabado (patrones de grabado en la superficie). Para fabricar transistores la superficie del sustrato se expone a la luz a través de fotomáscaras con la forma y estructura del transistor. Todo el material expuesto a la luz se puede grabar con productos químicos, mientras que el material oculto detrás de la fotomáscara permanece.

Actualmente existen métodos similares de grabado a nivel atómico, pero esta nueva técnica es más precisa y permite crear transistores de mayor calidad. A esto debemos unir que reutiliza una herramienta de microfabricación común utilizada para depositar capas atómicas sobre materiales, lo que quiere decir que podría integrarse con relativa rapidez. El balance general es simple: con este nuevo proceso se podrían crear procesadores con una mayor densidad de transistores que no solo serían más potentes, sino también más eficientes.