Científicos afirman que este chip alimentado por bismuto es un 40% más rápido que el mejor de Intel.
Un nuevo avance en chips bidimensionales podría reemplazar por completo a los chips de silicio.
Investigadores de la Universidad de Peking han presentado un avance significativo en el diseño de transistores que podría revolucionar el desarrollo de microprocesadores, particularmente si se lleva a la comercialización. Este nuevo transistor está basado en un material bidimensional conocido como bismuto oxiseleniuro y se diferencia de los tradicionales en que no utiliza silicio.
La innovación se centra en la arquitectura de puerta envolvente completa, conocida como GAAFET, en la cual la puerta del transistor envuelve completamente la fuente. A diferencia de los diseños FinFET convencionales, que solo permiten una cobertura parcial de la puerta, esta nueva estructura mejora el área de contacto entre la puerta y el canal, lo que resulta en un mejor control de la corriente y una reducción de la fuga de energía.
De acuerdo con un artículo publicado en Nature Materials, el nuevo GAAFET de dos dimensiones podría competir e incluso superar a los transistores de silicio en términos de velocidad y eficiencia energética. Los investigadores afirman que su transistor bidimensional alcanza velocidades un 40% más rápidas que los últimos chips de 3nm de Intel, consumiendo un 10% menos de energía, lo que lo colocaría por encima de los procesadores actuales de TSMC y Samsung.
La limitación del control de corriente y el aumento de la pérdida de energía en los diseños tradicionales se abordan con esta nueva estructura de puerta completa, resultando en un alto aumento de voltaje y un uso de energía extremadamente bajo. Hasta ahora, el equipo ha construido pequeñas unidades lógicas utilizando este nuevo diseño.
La Universidad de Peking considera que este transistor es el más rápido y eficiente jamás creado, apoyando sus afirmaciones con pruebas realizadas en condiciones idénticas a las de los chips comerciales líderes. El profesor Peng Hailin, líder del proyecto, comenta que el desarrollo de transistores basados en materiales bidimensionales representa un cambio de paradigma en comparación con las innovaciones que utilizan materiales existentes.
A diferencia de las estructuras verticales de los FinFET, el nuevo diseño se asemeja a puentes entrelazados, lo que podría permitir sortear las limitaciones de miniaturización que enfrenta la tecnología de silicio, especialmente al adentrarse en la fabricación por debajo del umbral de 3nm. Esto podría ser beneficioso para los laptops más rápidos que requieren chips altamente compactos.
El equipo ha desarrollado también dos nuevos materiales basados en bismuto: Bi₂O₂Se como semiconductor y Bi₂SeO₅ como dieléctrico de puerta. Estos materiales presentan baja energía interfacial, lo que reduce los defectos y la dispersión de electrones. Según Peng, esto permite que los electrones fluyan casi sin resistencia, similar al agua que pasa a través de una tubería lisa.
Los resultados de rendimiento están respaldados por cálculos de teoría de funcionales de densidad (DFT) y se han validado a través de pruebas físicas realizadas en una plataforma de fabricaciones de alta precisión en la Universidad de Peking. Los investigadores afirman que estos transistores pueden ser producidos utilizando la infraestructura actual de semiconductores, lo que facilitaría su futura integración.
