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IBM camina hacia el transistor pos silicio

[25/03/2013] En la exploración de la computación sin silicio, IBM ha encontrado una forma de hacer transistores con los que pueden fabricarse un circuito virtual que imita la forma en que funciona el cerebro humano.
Los transistores que se proponen serían hechos de materiales muy correlacionados, los cuales -han encontrado los investigadores- poseen características favorables para la construcción de un circuito de computación más poderoso pero con un menor consumo de energía.
La escala de los transistores convencionales está llegando a su fin luego de un fantástico viaje de 50 años, sostuvo Stuart Parkin, fellow de IBM del IBM Research, quien dirige la investigación. Necesitamos considerar dispositivos y materiales alternativos que van a tener que funcionar de manera totalmente diferente. No hay muchos caminos que seguir más allá del silicio. Uno de ellos es el de los sistemas electrónicos correlacionados.
El equipo de Parkin es el primero en convertir los óxidos de los metales de un estado aislante a un estado conductivo al aplicar iones de oxígeno al material. El equipo publicó los detalles del trabajo en la edición de esta semana del journal Science.
Los circuitos usados en los procesadores de computadoras, memorias y otros componentes están hechos con un gran número de transistores integrados construidos a partir de wafers de silicio. Los transistores convencionales funcionan aplicando pequeñas cantidades de voltaje a través de una entrada, la cual puede controlar -o prender o apagar- una corriente mayor que pasa a través del transistor.
La técnica de IBM utiliza otro enfoque para cambiar los estados conductivos de un material. Requiere de materiales de electrones fuertemente correlacionados, como los óxidos de los metales. De acuerdo a la teoría convencional, estos materiales deberían actuar como conductores pero en realidad son aislantes. No obedecen a la teoría convencional, afirmó Parkin. Sin embargo, bajo ciertas condiciones pueden cambiar sus estados de conductividad.
De hecho, se han realizado por muchos años investigaciones para encontrar formas de cambiar los estados de conductividad en los materiales fuertemente correlacionados. Sin embargo, los enfoques anteriores se basaban en técnicas que aplicaban estrés a un material, o lo exponían a cambios de temperatura. Ninguno de los enfoques tendría un uso práctico en los circuitos producidos en masa. El avance específico de IBM, que se describe en el paper, es que el estado de conductividad del material puede cambiarse inyectando moléculas de oxígeno.
En el escenario de IBM, estos electrones son introducidos mediante contacto con un líquido iónico, compuesto por moléculas grandes y de forma irregular. Cuando se aplica voltaje a este líquido, y el líquido se coloca en el material de óxido, el material puede cambiar de conductor a aislante, o viceversa.
Este enfoque puede ser más efectivo desde el punto de vista de la energía que los transistores de silicio estándares, ya que los transistores resultantes serían no volátiles, no tienen necesidad de que una fuente de energía los esté refrescando constantemente para mantener su estado, sostuvo Parkin. Se puede establecer una carga aplicando el voltaje una sola vez.
Estos materiales no cambian sus estados de manera tan rápida como los transistores de silicio, aunque su relativamente lenta velocidad de cambio podría no ser un problema, dada su mayor flexibilidad, señaló Parkin. En teoría estos transistores pueden imitar la forma en que funciona el cerebro humano ya que los líquidos y las corrientes de iones [son usados] para cambiar los materiales, afirmó Parkin. Sabemos que el cerebro puede llevar a cabo las operaciones de cómputo un millón de veces más eficientemente que las computadoras basadas en silicio, señaló Parkin.
Para funcionar, tales circuitos aprovecharía la microfluídica, la parte emergente de la ingeniería que tiene que ver con la forma de controlar pequeñas cantidad de líquido en un sistema. Dirigiríamos los fluidos hacia superficies particulares o estructuras tridimensionales de óxidos y luego cambiaríamos sus propiedades aplicando voltajes de entrada, afirmó Parkin. Se podrían construir así circuitos virtuales completos y una vez que su trabajo haya finalizado, podrían eliminarse simplemente pasando líquido por otros canales.
Joab Jackson, IDG News Service