Un grupo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Vienna ha desarrollado un nuevo tipo de transistor que podría revolucionar la fabricación de chips electrónicos. Mediante el uso del Germanio (Ge), el grupo consiguió desarrollar un nuevo diseño de transistor adaptativo que puede cambiar su configuración sobre la marcha, dependiendo de la carga de trabajo requerida.
Este nuevo diseño de transistor adaptativo implica una reducción de hasta el 85% en el número de transistores necesarios comparado con los diseños actuales al permitir adaptar las conexiones y así evitar crear distintos circuitos para las distintas instrucciones de un chip. Además, esto también conlleva una reducción en el consumo de energía y en las temperaturas generadas, lo que se traduce en un mayor rendimiento y escalado de frecuencia. En cuanto a los beneficios de este nuevo diseño de transistores adaptables, el Profesor Walter Weber explicó:
Las operaciones aritméticas, que antes requerían 160 transistores, son posibles con 24 transistores gracias a esta mayor adaptabilidad. De esta manera, la velocidad, y eficiencia energética de los circuitos también pueden incrementarse significativamente.
Los transistores son una pieza fundamental en el diseño de semiconductores, y podemos compararlos con compuertas que controlan el flujo de agua: Los transistores controlan si la corriente viaja desde una fuente hacia el drenaje. Para esto, el transistor necesita de un electrodo de control y la puerta del transistor. Dada que la función del transistor es simple, es necesaria la combinación de muchos transistores para realizar operaciones complejas. Esto cambiará con este nuevo diseño de transistores adaptables que permitirá adaptar a donde se conecta el drenaje del transistor y así modificar el circuito dependiendo la operación que se necesite realizar en vez de añadir un circuito para cada operación como se hace actualmente.
Solo se necesita un electrodo de control adicional
Para lograr esta mejora, los investigadores añadieron un electrodo de control adicional que les permite alterar el comportamiento de los transistores. Un transistor típico (de un solo electrodo) transporta la corriente a través de electrones que se mueven libremente (y llevan una carga negativa) o mediante la eliminación de un electrón de un átomo individual, transformando su carga en positiva. Este puente extra de Germanio en el nuevo diseño del transistor le permite cambiar entre estos dos estados de transporte sin problemas.
El hecho de que usemos germanio es una ventaja decisiva. Este tiene una estructura electrónica muy especial: cuando se aplica voltaje, el flujo de corriente aumenta inicialmente, como se esperaría que ocurra. Sin embargo, luego de cierto umbral, el flujo de corriente disminuye nuevamente. Esto se denomina resistencia diferencial negativa. Con la ayuda del electrodo de control, podemos modular a qué voltaje se encuentra ese umbral. Esto da como resultado nuevos grados de libertad que podemos usar para darle al transistor exactamente las propiedades que necesitamos en ese momento.
La mayor ventaja probablemente sea que esta tecnología promete ser rápidamente escalable e implementable. Tengamos en cuenta que ninguno de los materiales utilizados es nuevo en la industria y no se requieren nuevas herramientas especialmente diseñadas para su fabricación, por lo que podríamos tener chips ultra pequeños con el mismo potencial que los chips actuales, o incrementar significativamente el rendimiento de los chips con el tamaño actual gracias a la posibilidad de realizar muchas tareas adicionales en el mismo espacio.
¿Qué opinan sobre esta nueva tecnología de transistores adaptables? ¿La consideran el futuro de la fabricación de chips o creen que es otro concepto que quedará en la nada?
Fuente: Tom’s Hardware