VTFET: la nueva arquitectura para fabricar chips con transistores verticales de IBM y Samsung

Históricamente, los transistores de un procesador se han construido de forma plana sobre la superficie de un semiconductor. Con VTFET, los transistores se implementan perpendicularmente

Transistor VTFET (izquierda) y transistor finFET (derecha), con la corriente fluyendo a través de ellos.
Transistor VTFET (izquierda) y transistor finFET (derecha), con la corriente fluyendo a través de ellos. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía de IBM.

IBM y Samsung presentaron ayer en Nueva York una nueva arquitectura de dispositivos verticales que puede ser el empujón que necesita la Ley de Moore para no estancarse bajo la tecnología de fabricación actual finFET. La arquitectura VTFET supera los límites convencionales en el diseño y fabricación de los procesadores al construir los transistores que lo integran de forma perpendicular sobre la superficie de un semiconductor, en lugar de hacerlo de forma plana en horizontal.

La denominada Ley de Moore se refiere a la predicción que realizó el cofundador de Intel, Gordon E. Moore, en 1965 indicando que la cantidad de transistores en un microprocesador se duplicaría cada dos años. Desde entonces, los fabricantes han logrado miniaturizar los componentes de un procesador hasta llegar a la escala de los 5 nanómetros que emplean los chips más avanzados como el M1 Max (57.000 millones de transistores) de Apple, pero los límites físicos en el área finita que ofrece un procesador están ahí e inevitablemente se llegará a ellos.

Recreación 3D de transistores construidos verticalmente sobre el silicio bajo la arquitectura VTFET.
Recreación 3D de transistores construidos verticalmente sobre el silicio bajo la arquitectura VTFET. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía de IBM.

“Este anuncio desafía el diseño convencional y da pie a replantearse cómo seguimos ofreciendo innovaciones que mejoren la vida de la sociedad, los negocios y reduzcan nuestro impacto medioambiental”, ha indicado el Dr. Mukesh Khare, vicepresidente de Nube Híbrida y Sistemas de IBM Research. “Dadas las limitaciones a las que se enfrenta actualmente la industria en múltiples frentes, IBM y Samsung están demostrando nuestro compromiso con la innovación conjunta en el diseño de semiconductores y una búsqueda compartida de lo que llamamos “hard tech”.

Una oblea VTFET (Transistor de efecto de campo de transporte vertical).
Una oblea VTFET (Transistor de efecto de campo de transporte vertical). FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía de IBM.

La nueva arquitectura VTFET (Vertical Transport Field Effect Transistors o Transistores de efecto de campo de transporte vertical) no sólo permite un mayor número de transistores en el mismo silicio, sino que también influye en los puntos de contacto de los transistores y facilita un mayor flujo de corriente con menos energía desperdiciada. Según IBM y Samsung, el nuevo diseño ofrece una mejora de rendimiento dos veces superior o una reducción del 85% en el uso de energía en comparación las alternativas finFET (Fin Field-effect Transistors o Transistores de efecto de campo de aleta).

La arquitectura VTFET permitirá incrementar el número de transitores sobre un semiconductor.
La arquitectura VTFET permitirá incrementar el número de transitores sobre un semiconductor. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía de IBM.

Así, la arquitectura VTFET permitirá a la industria ir más allá de la escala nanoscópica y expandir los límites en el diseño y fabricación de los microprocesadores. Las mejoras que supone en el consumo de energía implican que las baterías de los móviles duren más de una semana en lugar de sólo unos días y que procesos que consumen mucha energía, como las operaciones del minado de criptomonedas y el cifrado de datos, requieran mucho menos y reduzcan su huella de carbono.

El Complejo de Nanotecnología de Albany donde IBM y Samsung han desarrollado la nueva arquitectura.
El Complejo de Nanotecnología de Albany donde IBM y Samsung han desarrollado la nueva arquitectura. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía de Connie Zhou / IBM.

Samsung e IBM, que han desarrollado la arquitectura VTFET en el Complejo de Nanotecnología de Albany, han señalado que también impulsará la expansión del Internet de las Cosas (IoT) y de los dispositivos “edge” (referido a dispositivos que operan en el “borde” de la Red, descentralizando el procesamiento de datos). Esto les permitirá operar en entornos más diversos como boyas oceánicas, vehículos autónomos y naves espaciales.