CheckMag | Los semiconductores de grafeno, más cerca de convertirse en realidad

Durante décadas, el silicio ha dominado la industria de los semiconductores, alimentándolo todo, desde los ordenadores personales hasta los teléfonos inteligentes. Sin embargo, el silicio está llegando a sus límites, tanto en rendimiento como en escalabilidad. Entra en escena el grafeno, un material aclamado como el niño prodigio de la ciencia de los materiales. Con su conductividad y movilidad de electrones sin parangón, el grafeno ofrece la tentadora posibilidad de que los procesadores funcionen a velocidades de terahercios, mucho más allá de los chips de silicio a gigahercios que utilizamos hoy en día.

¿Qué tiene de especial el grafeno?

El grafeno es una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal, lo que le confiere una resistencia y unas propiedades eléctricas increíbles. A diferencia del silicio, permite que los electrones fluyan con mucha menos resistencia, lo que se traduce en un procesamiento más rápido y eficaz. Pero hay una pega: el grafeno carece de brecha de banda, la propiedad crítica que permite a los semiconductores alternar entre los estados de encendido y apagado. Sin esto, el grafeno no podía funcionar como un transistor tradicional... hasta ahora.

El gran avance

Los investigadores han descifrado por fin el código. Uniendo el grafeno al carburo de silicio y "dopándolo" con átomos que donan electrones, han creado un semiconductor funcional basado en el grafeno. Este proceso, conocido como fabricación epitaxial de grafeno, introduce una brecha de banda sin sacrificar las propiedades únicas del grafeno.

¿El resultado? Transistores que no sólo son diez veces más rápidos que sus homólogos de silicio, sino también en gran medida compatibles con los procesos de fabricación existentes. Eso significa una transición sin problemas de los chips basados en silicio a los basados en grafeno, un factor clave para que esta tecnología sea comercialmente viable.

Por qué es importante para la informática

El potencial del grafeno no se limita sólo a la velocidad de carga bruta. He aquí cómo podría sacudir la industria:

• CPU y GPU: Unos transistores más rápidos se traducen en procesadores más potentes para los ordenadores portátiles y de juegos, lo que abre la posibilidad de realizar simulaciones en tiempo real, renderizar gráficos de alta gama y procesar IA avanzada, todo ello con mayor fluidez y rapidez de lo que es posible en la actualidad.
• Computación cuántica: Las propiedades ondulatorias de los electrones del grafeno lo convierten en un firme candidato para las aplicaciones de la informática cuántica. Estos efectos cuánticos podrían ayudar a abordar cálculos con los que los sistemas actuales tienen dificultades, manteniendo al mismo tiempo temperaturas más bajas y manejables.
• Centros de datos e IA: Las velocidades de terahercios reducirían drásticamente la latencia y mejorarían el rendimiento de las cargas de trabajo de IA, así como el procesamiento de datos en entornos a gran escala.

¿El canto del cisne del silicio?

Incluso los líderes de la industria reconocen que el silicio se acerca al final de su reinado. El consejero delegado de Nvidia, Jensen Huang, declaró célebremente: "La Ley de Moore ha muerto" Para los que no estén familiarizados, la Ley de Moore predijo la duplicación de los transistores en un chip cada dos años, impulsando mejoras exponenciales en la potencia de cálculo. Sin embargo, a medida que los transistores se encogen más, problemas como la generación de calor y las velocidades de conmutación han ralentizado significativamente el progreso.

Gracias a su rendimiento superior y a su escalabilidad potencial, el grafeno puede ser la clave para resolver estos problemas. Y al hacerlo, podría ampliar -o incluso sustituir- la trayectoria que la Ley de Moore prometió en su día.

El camino por recorrer

Como ocurre con toda tecnología floreciente, quedan algunos flecos por limar antes de que el grafeno pueda tomar plenamente las riendas. El aumento de la producción y la integración de los semiconductores de grafeno en la electrónica de consumo requerirán una inversión importante y centrarse en seguir innovando en este frente. También está la cuestión de si el grafeno puede superar a otras tecnologías superconductoras de próxima aparición en la informática cuántica, donde la competencia es feroz.

Aun así, los indicios son prometedores. Gracias a la compatibilidad con las técnicas de fabricación existentes y a la investigación en curso sobre las aplicaciones cuánticas, los semiconductores de grafeno son algo más que una quimera: son un atisbo del futuro de la informática.

Conclusión

Puede que los semiconductores basados en grafeno no resuelvan todos los problemas del silicio de la noche a la mañana, pero representan un paso adelante fundamental. Tanto si se trata de sobrecargar su próximo ordenador portátil como de liberar todo el potencial de la informática cuántica, este avance tiene el potencial de redefinir lo que es posible en tecnología.

El futuro se acerca rápidamente, y es muy posible que esté impulsado por el grafeno.