Parece un hecho ineludible que cada nueva generación de aparatos electrónicos será más potente que la anterior, pero existe un obstáculo técnico que amenaza con acabar con esta certeza.

Por eso Intel, el mayor fabricante de chips del mundo, anunció el lunes de la semana pasada que ha invertido 4.000 millones de dólares en la empresa holandesa ASML, que se dedica a producir equipos para la fabricación de chips de ordenador.

Las dos empresas intentan establecer una colaboración que implique a las mayores empresas de computación del mundo –en una especie de carrera espacial del silicio- para asegurar que los chips sigan siendo cada vez más rápidos al perfeccionar las herramientas necesarias para hacer detalles cada vez más pequeños en los mismos.

“Si el riesgo se comparte entre más gente y hay más gente contribuyendo, las posibilidades de éxito para superar esta transición tecnológica a la que nos acercamos aumentan”, afirma Robert Bruck, vicepresidente del grupo de tecnología y producción de Intel.

Hace poco que Intel lanzó su primera generación de chips con detalles de 22 nanómetros. Los métodos actuales de fabricación de chips servirán para dos generaciones más, hasta los 14 y los 11 nanómetros respectivamente. Así, los métodos actuales de fabricación seguirán siendo útiles hasta 2013 aproximadamente, pero después de eso será necesaria una nueva tecnología. Desgraciadamente, la mejor candidata para la sustitución no solo no está terminada, sino que ya llega tarde.

Hay que lograr avances significativos en los próximos años para mantener el ritmo de la ley de Moore, una predicción hecha por uno de los cofundadores de Intel, que se cumple desde 1975 y que apuntala las expectativas de los consumidores y de la industria de que los chips serán cada vez más potentes. Esta ley afirma que el número de transistores que caben en un chip de silicio se duplica cada dos años (la primera versión de la ley, formulada en 1965, afirmaba que sería cada año), lo que implica que un chip del mismo tamaño tiene mayor potencia. 

Las empresas fabricantes de chips hacen un seguimiento del progreso de la ley de Moore –y establecen sus objetivos para el futuro- comparando el tamaño de los detalles más pequeños en cada generación de chips. Los ingenieros de Intel y otras empresas de chips siempre han tenido que estar atentos a qué trucos técnicos se les podían ocurrir para mantener ese increíble proceso de menguado a buen ritmo. Ahora mismo esos ingenieros se enfrentan a una especie de abismo.

La tecnología que promete mantener la ley de Moore vigente después de 2013 se conoce como litografía del ultravioleta extremo (EUV en sus siglas en inglés). Esta tecnología usa la luz para dibujar un patrón en una capa química colocada sobre una oblea de silicio que después se graba químicamente sobre la misma para hacer los componentes de los chips. La EUV usa rayos de luz ultravioleta de alta energía que se parecen más a los rayos X que a la luz visible. Este aspecto resulta muy atractivo porque la luz EUV tiene una longitud de onda corta –unos 13 nanómetros- lo que le permite hacer detalles más pequeños que la luz ultravioleta de 193 nanómetros que se usa en la litografía actualmente. Pero la EUV está resultando sorprendentemente difícil de perfeccionar.  

Hasta 2007 Intel pensaba que la EUV se usaría para hacer los chips de 22 nanómetros que han salido este año. Pero optó por hacer ajustes que ampliaron la vida de la litografía basada en la luz de 193 nanómetros. Ya en 2010 la empresa esperaba usar las técnicas EUV para la generación de chips de 11 nanómetros que aún tardarán varios años en llegar pero, una vez más, las innovaciones técnicas supusieron que la litografía existente pudiese ampliar su edad de jubilación.

También ha habido retrasos en la puesta en marcha de la EUV. La mayoría de estos retrasos tienen su origen en empresas como ASML y Nikon que desarrollan y venden los equipos litográficos. Uno de los mayores retos ha sido crear fuentes de luz EUV lo suficientemente potentes. Toda clase de materias absorben la luz en estas longitudes de onda, así que la fuente tiene que ser lo suficientemente brillante para asegurarse de que la cantidad suficiente de luz alcanza la oblea sobre la que se está trabajando. Las máquinas de litografía EUV están diseñadas para que el haz pase todo lo que pueda por el vacío, para que las moléculas de aire no interfieran en su camino. También se han desarrollado estructuras especiales para dirigir y centrar la luz con una absorción mínima, pero aún así, cuando el haz alcanza la oblea sobre la que se está trabajando, ya se ha perdido más del 90 por ciento de la luz EUV original.

Los prototipos más completos de ASML pueden grabar componentes sobre obleas de silicio, pero llevan incorporados haces que tienen aproximadamente la mitad de la potencia necesaria para lograr una producción a escala económica de los chips. Además, la empresa intenta progresar con la segunda generación de litografía EUV, que usará complejos espejos reconfigurables para crear detalles aún más precisos sobre los chips. También está intentando pasar a usar obleas de silicio con un poco más del doble de superficie que las que se usan en la actualidad, para que se puedan fabricar más chips en una misma tanda, pero para ello harán falta nuevos equipos.

Aunque el trato con Intel se centra formalmente en la nueva generación de EUV y el paso a obleas más grandes, los recursos que aporta esta empresa también deberían servir a ASML para enfrentarse a su problema más acuciante. “Evidentemente no existirá una nueva generación si antes no ponemos esta generación en marcha”, afirma Ryan Young, portavoz de ASML. “Está claro que primero hay que terminar la primera generación”.

En una declaración en vídeo subida a la web la semana pasada, el director financiero de ASML, Peter Wennink, animó a otros fabricantes de chips a unirse al esfuerzo de apoyar el desarrollo de la EUV firmando acuerdos parecidos al de Intel, en el que Intel se compromete a aumentar los recursos para investigación y desarrollo a cambio de un 25 por ciento de las acciones de su proveedor. Wennink explica que toda la industria se beneficiaría de este tipo de acuerdos. “Esto tiene que ver con asegurarse de que la tecnología necesaria para la próxima generación de chips sale adelante más rápido”. “En a que ya va con retraso a de los ordenadores dependen de una tecnologdo su competencia habitual y reunan los fondos y la experieúltima instancia, el que se beneficiará será el consumidor”.

Samsung y Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, las dos mayores empresas fabricantes de chips por detrás de Intel son los socios preferibles, pero ninguna de las dos ha mostrado aún interés por esta posibilidad. Tanto Intel como ASML esperan que estas empresas y otras dejen a un lado su competencia habitual y reúnan los fondos y la experiencia necesarios para superar la barrera que amenaza con detener a la próxima generación de aparatos.