La cantidad de transistores en un microchip se duplica aproximadamente cada dos años, una «ley» conocida como la Ley de Moore, que se ha mantenido vigente desde 1965, cuando el cofundador de Intel, Gordon Moore, hizo esa declaración por primera vez en base a las tendencias emergentes en la fabricación de chips en Intel.
El problema es que hay un límite físico que está volviendo obsoleta la Ley de Moore: los elementos en un circuito integrado comienzan a apretarse entre sí y comienzan a interferir y perder su funcionalidad.
Pero Kaustav Banerjee, profesor de electricidad y electricidad de Ingeniería informática en la UC Santa Bárbara, y una de las mentes científicas líderes en el mundo en el campo de la nanoelectrónica, dice que hay una manera de mantener la Ley de Moore indefinidamente: aprovechando materiales bidimensionales relativamente nuevos y prometedores y combinándolos con 3D monolítico (M3D). La idea es crear chips electrónicos ultracompactos pero de alto rendimiento que podrían superar los desafíos que enfrentan los circuitos integrados convencionales.
Lo comentó ya en 2014, y ahora una investigación más detallada se publicó en el IEEE Journal of the Electron Devices Society:
Los materiales bidimensionales pueden ser estables en su forma monocapa con un grosor de escala atómica: 0.5 nanómetros o 5 Angstroms para grafeno (un conductor) y nitruro de boro hexagonal (un aislante) […] debido a su naturaleza en capas, ofrecen superficies relativamente libres de defectos y son excelentes conductores de calor en la dirección en el plano. Todas estas propiedades, junto con la posibilidad de sintetizar directamente estos materiales sobre dispositivos prefabricados, ofrecen ventajas sin precedentes sobre los CI 3D convencionales que ya están en el mercado o la integración M3D con materiales electrónicos convencionales.
Es decir, existe un límite en cuanto al espesor de los materiales semiconductores convencionales antes de que sus propiedades electrónicas deseables comiencen a desvanecerse, pero si se comienza a pensar en 3D, el límite desaparece. Los materiales 2D atómicamente delgados y estables, como el grafeno o el nitruro de boro hexagonal son altamente eficientes en cuanto al espesor. Además, debido a su naturaleza en capas e interfaces prístinas, los semiconductores 2D exhiben una movilidad e inmunidad razonablemente altas contra defectos de la superficie, según el documento.
Estos materiales 2D además tienden a ser mucho más flexibles que sus contrapartes convencionales, lo que los hace ideales para aplicaciones electrónicas de última generación, como pantallas flexibles. Mientras tanto, los materiales 2D apilados, en contraste con sus homólogos 3D apilados, también pueden minimizar los retrasos de la señal entre niveles, la resistencia térmica y reducir el sobrecalentamiento potencial.
Al seleccionar ciertos materiales 2D y apilarlos, según los investigadores, el 3D monolítico no solo conserva un espacio precioso en el chip, sino que también permite la configuración basada en las propiedades electrónicas combinadas de los materiales.
Al igual que con muchas innovaciones con potencial para convertirse en tecnologías convencionales, hay desafíos a considerar para allanar el camino hacia su fabricación en masa. Para los dispositivos 3D monolíticos, los desafíos son poder fabricar estos componentes a temperaturas relativamente bajas (inferiores a 500 grados Celsius) para evitar degradaciones y daños a los dispositivos prefabricados ubicados en los niveles inferiores; interferencia electromagnetica; y disipación de calor.
Resumiendo: seguiremos teniendo circuitos cada vez más pequeños.
Fuente: nanowerk.com.