MIT crea microprocesadores de nanotubos de carbono

Ingenieros del MIT han construido microprocesadores de nanotubos de carbono compatibles con RISC-V, que ofrecen un avance clave para la creación de una nueva generación de computadoras.

Los microprocesadores de nanotubos de carbono son una de las alternativas que está manejando la industria para reemplazar a sus equivalentes basados en transistores de silicio, base de la computación las últimas décadas. Como predijo la Ley de Moore, la industria ha podido duplicar el número de transistores de los chips cada dos años. Sin embargo, ni el mismo ingeniero de Intel que la promulgó aseguró que podría mantenerse indefinidamente ya que la capacidad de materiales como el silicio es limitada.  Se calcula que a partir de los procesos de fabricación de 7 nanómetros ya no podrá cumplirse y hay fabricantes como NVIDIA que la han dado por muerta antes.

A rey muerto, rey puesto y la industria necesita alternativas. La creación de microprocesadores de nanotubos de carbono (Carbon Nanotube field-effect Transistors – CNFET) es una de ellas. Investigaciones previas como las realizadas por IBM, estimaron que estos CNFET tienen propiedades que prometen multiplicar por 10 la eficiencia energética y la velocidad comparados con los fabricados en silicio.

El problema es que cuando se fabrican a escala, los transistores tienen muchos defectos que terminan afectando el rendimiento, por lo que siguen siendo poco prácticos. MIT, uno de los centros de investigación tecnológica más avanzados del planeta dicen haber inventado nuevas técnicas para limitar drásticamente los defectos y permitir un control funcional completo en la fabricación de CNFET. Además, utilizan procesos de fabricación tradicionales de chips de silicio lo que es una gran ventaja para aprovechar la gran inversión existente en plantas de producción.

El procesador del MIT incluye 14.000 transistores de nanotubos de carbono y esta basado en la arquitectura RISC-V, el proyecto más avanzado de la industria en la búsqueda del chip Open Source. El procesador maneja instrucciones de 32 bits y realiza direccionamientos de memoria de 16 bits. El rendimiento es -de momento- muy limitado, pero el procesador ejecutó con éxito programas básicos de programación tradicional.

«Este es, con mucho, el chip más avanzado creado por cualquier nanotecnología emergente que pueda manejar computación de alto rendimiento con la eficiencia energética necesaria», comentan los responsables de la investigación. «Hay límites para el silicio. Si queremos seguir avanzando en computación, los microprocesadores de nanotubos de carbono representan una de las formas más prometedoras para superar esos límites del silicio».

Todavía hay muchos desafíos que superar, especialmente por los defectos señalados. Los circuitos avanzados necesitarán nanotubos de carbono con una pureza de alrededor del 99,999999 por ciento, lo que es imposible de producir hoy en día. También habrá que trabajar y mucho en funcionalidad, la lógica del chip y su funcionamiento a base de «ceros» y «unos» que no es tan sencillo de conseguir como con el silicio.

La investigación del MIT está apoyada por la organización industrial Analog Devices, la National Science Foundation, el Air Force Research Laboratory y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa que conocerás como DARPA. Nadie puede calcular una fecha para el lanzamiento de un chip comercial con nanotubos de carbono, pero los responsables de la investigación son optimistas: «Creemos que ya no se trata de si, sino de cuándo».

Más información | MIT – Nature