El problema al que se enfrenta actualmente el diseño de chips es, tristemente, la propia física. Con el silicio, resulta imposible crear un transistor cuya puerta sea inferior a siete nanómetros. Esta es la parte la estructura que se enciende y se apaga para controlar el flujo de electrones. De hacerlas más pequeñas, los electrones podrían moverse entre transistores mediante un proceso conocido como efecto túnel cuántico, según el cual, el transistor en estado "apagado" podría ser encendido inesperadamente incluso cuando no debiera.
Eso impone un límite teórico a la ley de Moore, que establece que el número de transistores que caben dentro de un chip se duplica cada dos años. Pero ahora unos investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EEUU), liderados por el Innovador menor de 35 de 2009 Ali Javey, han desarrollado lo que afirman que es el transistor funcional más pequeño del mundo.
Foto: Ali Javey (izquierda) y Sujay Desai (derecha) han desarrollado el transistor más pequeño del mundo. Crédito: Maryln Chung, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
En su trabajo publicado en la revista Science, los investigadores explican que el dispositivo ha sido creado con nanotubos de carbono y disulfuro de molibdeno. El resultado es un transistor con una puerta del tamaño de tan sólo un nanómetro. Es un impresionante logro y, al menos en teoría, significa que sería posible introducir un número mucho mayor de conmutadores en un chip de lo que se podría alcanzar jamás con el silicio. Para aportar algo de contexto, los chips más novedosos emplean transistores con una puerta de 14 nanómetros, y los de 10 nanómetros ya están de camino.
El resultado, sin embargo, sólo es una prueba de concepto, muy lejos de convertirse en un producto viable. Transformar estos transistores de nanotubos en un procesador requeriría la creación fiable de miles de millones de los conmutadores en un único chip. Puede que sea posible, pero también podría ser desorbitadamente caro.
De hecho, la industria de los chips ya ha reconocido que está preparada para que los transistores dejen de encoger. Este año, la Asociación de la Industria de Semiconductores (formada por empresas como Intel, AMD y Global Foundries) publicó un informe anunciando que en 2021 seguir reduciendo el tamaño de los transistores de silicio dejará de ser rentable. En lugar de eso, parece que los chips cambiarán de distintas maneras.
Ya estamos observando la revolución en la industria de procesadores, que está avanzando hacia distintos enfoques. Hay quien trabaja en un hardware todoterreo y superrápido para chips más especializados. Para ello, Intel compró recientemente Movidus, una empresa que fabrica chips dirigidos a tareas de visión de máquinas. Nvidia, mientras tanto, está comercializando chips especializados en la inteligencia artificial (IA), a una industria ansiosa por aprovecharse del aprendizaje de máquinas.
Los diseños más eficientes de chip también ayudarán a acelerar la velocidad computacional a ritmos más bajos de consumo energético. Microsoft e Intel están trabajando en chips reconfigurables llamados FPGA para ejecutar algoritmos de IA de forma más eficiente, por ejemplo. Y la empresa japonesa de telecomunicaciones e inte et SoftBank adquirió recientemente el diseñador de chips británico ARM por sus increíblemente exitosos chips de bajo consumo, que proporcionarán la potencia computacional para la creciente cosecha de hardware de inte et de las cosas.
Los procesadores menos especializados probablemente cambiarán de forma para aumentar la potencia de procesamiento. Cada vez más, los chips emplearán múltiples capas de circuitos para aumentar la densidad de los transistores, por ejemplo. O, tal vez, reducirán su tamaño con el logro del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley para lograr los mismos propósitos.
(Para saber más: Science, La ley de Moore llegará a su fin en 2021, según admiten los fabricantes de chips, La supercomputación ya sufre los efectos del fin de la ley de Moore, "La analogía del aprendizaje profundo con el cerebro es muy vaga", Intel perdió el carro de los chips móviles y ahora peligra su posición con el de IOT)