El silicio del futuro

Fernando SadaIT, Trends

La carrera por mejorar los procesadores y mantener la Ley de Moore, formulada por el cofundador de Intel, Gordon E. Moore, cada vez es más complicada. Pero la miniaturización y mejora en eficiencia está llegando a un punto en el que físicamente poco más se puede hacer. Los transistores modernos solo miden unos pocos nanómetros. Actualmente, se mueven alrededor de los 5nm y se estima que, dentro de unos 4 años, se lleguen a los 1nm, límite aparentemente teórico, lo que podría causar toda clase de problemas: atascos de electrones, sobrecalentamiento y efectos cuánticos extraños.

Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Eindhoven anunció en una publicación en Nature, una solución alternativa: usar fotones en vez de electrones para transmitir datos. Y, para ello, han creado unos nanocables a partir de una aleación de silicio, arsénico y galio, capaces de emitir y transmitir luz.

¿Por qué resulta esto relevante?

Gordon Moore, predijo en los años 60 que la cantidad de transistores que hay dentro de un chip se duplicaría cada dos años; y hasta el momento la predicción se ha cumplido. Pero todo tiene su límite. “Una solución es sustituir algunos circuitos electrónicos con conexiones ópticas que utilicen fotones, en lugar de electrones, para transportar datos por un chip. Sin embargo, hay un problema: el silicio – que es el material principal de los chips – es terrible para emitir luz”, explica el investigador principal, Erik P. A. M. Bakkers.

De electrones a fotones

Transmitir información a través de la luz (fotones) no es algo nuevo, de hecho, se lleva haciendo tiempo por su mayor velocidad y capacidad, prueba de ello es la fibra óptica. El problema radica en que no es tan fácil de implementar más allá de las fibras de vidrio de los cables ópticos. El silicio que se utiliza en los procesadores, es un semiconductor que no deja pasar la luz como hacen otros materiales y se limita a conducir electricidad sólo bajo unas premisas y condiciones concretas.

Los investigadores del estudio, afirman haber conseguido un silicio “que brilla”. Para conseguirlo, han cambiado las propiedades del silicio añadiéndole un compuesto de arsénico y galio, lo que modifica su estructura inicial cúbica (en la que es más estable pero que no permite pasar a los fotones) a una hexagonal (que sí permite pasar a los fotones).

Proceso de creación de los nanocables hexagonales que permiten la transmisión de los fotones. Nature.

Como detallan los investigadores, esto no significa que en un futuro tengamos sólo procesadores ópticos, sino que es una evolución hacia un sistema híbrido entre fotones y electrones, reservando los fotones para transmisiones más “largas” de datos entre diferentes componentes de hardware y manteniendo los electrones para las distancias cortas dentro del procesador.

Aplicaciones para la vida real

Lo más importante es realmente encontrar una aplicación de la nueva tecnología para la vida real. Pues bien, los nuevos semiconductores de este silicio emisor de luz, podrían resultar útiles en aplicaciones que procesan grandes cantidades de datos, como aquellas relacionadas con el machine learning o las computadoras a bordo de vehículos autónomos, dada la cantidad de variables y datos que tienen que analizar por segundo.

A su vez, al no necesitarse tantos electrones para llevar la información a través de los transistores y compensar con fotones, traduciríamos esta ventaja en un menor consumo de procesado.

Otro aspecto a tener en cuenta es la eliminación de gran parte del calor que desprenderían los sistemas, dado que la trasmisión por luz apenas genera calor. Esto se traduciría en mayor capacidad de procesado y una eficiencia excelente, algo que se lleva persiguiendo en la computación desde siempre.