Los primeros circuitos electrónicos sofisticados hechos de germanio, una prometedora alternativa al silicio, muestran una ruta a seguir para la industria informática con la que ir más allá de las limitaciones físicas a las que se están llegando actualmente. Varios investigadores de la Universidad de Purdue (EEUU) hicieron demostraciones de circuitos la semana pasada en el International Electron Devices Meeting de San Francisco (EEUU).

Pasar del silicio al germanio sería un cambio irónico. El primer transistor, creado en los Laboratorios Bell en 1947, se hizo de un bloque de germanio, un elemento un punto por debajo del silicio en la tabla periódica. Se probó el germanio porque la carga fluye a través de él muy rápidamente, una característica clave para un transistor. Pero a medida que los ingenieros idearon cómo hacer circuitos integrados y fabricarlos a gran escala, el germanio se sustituyó por el silicio porque es más fácil trabajar con este último.

Ahora, a medida que los fabricantes van teniendo problemas con la continua miniaturización del silicio, el germanio está experimentando un renacimiento. Los circuitos de germanio usados en la demostración del ingeniero de la Universidad de Purdue, Peide Ye,  junto a sus colegas, sugieren que el material podría estar listo para su comercialización dentro de unos años.

Los transistores más pequeños que se producen hoy en día son de tan sólo 14 nanómetros de ancho, y están empaquetados increíblemente juntos. La industria de los semiconductores se ha dado cuenta de que reducir aún más la escala presenta varios problemas. En un panel que tuvo lugar durante la conferencia IEDM, un miembro sénior de Intel, Mark Bohr, estimó que la reducción de la escala del silicio terminaría en cerca de una década. "En general, respondo con un entusiasmo salvaje ante cualquier nueva idea", aseguró.

Gracias a sus excelentes propiedades eléctricas, el germanio siempre ha prometido poder hacer circuitos más rápidos que el silicio. Sin embargo los ingenieros no fueron capaces de utilizarlo para crear circuitos compactos de alta eficiencia energética basados ​​en la técnica de fabricación establecida de la industria, conocida como tecnología de semiconductor complementario de óxido metálico, o CMOS por sus siglas en inglés.

Los circuitos CMOS utilizan transistores que conducen cargas negativas, llamadas nFET, y transistores que conducen cargas positivas, llamadas pFET.

"Las pFET de germanio son pan comido", afirma una ingeniera eléctrica de la Universidad de Stanford (EEUU), Krishna Saraswat, que no está involucrada en el proyecto de Ye, pero las nFET han resultado problemáticas. Ye ideó un nuevo diseño para crear nFET de germanio que mejoran el rendimiento de forma espectacular.

Saraswat fue en parte responsable de haber revivido el interés en el germanio cuando en 2002 publicó el primer artículo que describía transistores de germanio de alto rendimiento, dos o tres veces mejor que sus equivalentes de silicio. "La base científica ya está ahí, y ahora estamos trabajando en la ingeniería básica", señala Saraswat.

Otros materiales alternativos, como los nanotubos de carbono o los semiconductores compuestos, que están hechos de múltiples elementos, también resultan prometedores para suplantar el silicio, pero va a ser más difícil que la industria de los chips aprenda a usarlos. Por el contrario, los fabricantes de chips ya utilizan el germanio en pFET de silicio. "Trabajar con un semiconductor elemental como el silicio o el germanio es siempre más fácil", afirma una ingeniera de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (EEUU), Xiuling Li.