Se lleva mucho tiempo buscando un buen sustituto para el silicio, para mejorar las propiedades de los actuales chips, especialmente para la velocidad y también la eficiencia. Existen muchos estudios sobre la búsqueda de esa alternativa al silicio, y muchos materiales que son candidatos, pero lo cierto es que ninguna suficientemente buena como para merecer la pena un cambio en las factorías actuales.
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¿Sabías que el IMEC en Málaga se dedicará a experimentar y fabricar chips con materiales alternativos al silicio? Ese será el objetivo, mientras el IMEC de Lovaina en Bélgica se seguirá centrando en la tecnología basada en el silicio.
Nitruro de galio
Este material transparente se usa actualmente para LEDs, láseres, optoelectrónica, chips de RF, o transistores de alta potencia. En cambio, se ha estudiado también para otras aplicaciones, como para crear chips mejores de tipo lógico, presentando al nitruro de galio (GaN) como un sustituto potencial del silicio.
El GaN tiene una mayor banda prohibida que el silicio, lo que le permite soportar voltajes más altos y operar a temperaturas más elevadas sin degradarse. También presenta mejor conductividad térmica, lo que puede dispar mejor el calor en chips de alto rendimiento. Incluso podría conseguir velocidades de conmutación 10 veces más rápidas que los transistores de silicio, lo que se traduce en frecuencias de reloj 10 veces mayores que las actuales. Por otro lado, se podrían crear transistores más eficientes y de menor tamaño, mejorando la densidad.
Sin embargo, no todo son ventajas, también agrega mayor complejidad de fabricación y costes más elevados, y deben ser muy perfectos, ya que los defectos de la estructura cristalina, pueden causar problemas graves.
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Arseniuro de galio
Este otro material semiconductor también se usa ya en LEDs, chips de alta frecuencia para redes, etc. El arseniuro de galio (GaAs) es un semiconductor compuesto que ha ganado importancia en la industria de chips como competidor del silicio dada su alta velocidad y eficiencia.
Las ventajas son similares a las del GaN del apartado anterior, por lo que se podría conseguir chips con mayor velocidad, mejorar la eficiencia energética, etc. El problema sigue siendo los costes mayores que el silicio, la dificultad para el crecimiento cristalino mucho más complejo, y su toxicidad, dado que el arsénico es un elemento muy tóxico.
Disulfuro de molibdeno
El disulfuro de molibdeno (MoS2), también conocido como molibdisena, es un material que está ganando atención en la industria de chips debido a sus propiedades únicas y su potencial para diversas aplicaciones. Presenta una estructura por capas de átomos de molibdeno y azufre apiladas con formas hexagonal con una alta conductividad eléctrica.
Gracias a este material se pueden crear transistores más pequeños, con menor consumo. Sin embargo, la producción a gran escala es un desafío aún, y la integración de estos materiales con los actuales substratos de silicio, es también otro gran problema, ya que el disulfuro de molibdeno no sería un sustituto total, sino que se incluiría en los chips de silicio.
Germanio
El germanio (Ge) fue uno de los primeros semiconductores utilizados en la fabricación transistores, incluso antes que el silicio. Desde entonces, se ha venido usando para fabricar transistores individuales, entre otros dispositivos. Sin embargo, como alternativa al silicio para los chips también se ha estado estudiando por sus propiedades. No obstante, no se está mirando al germanio como alternativa total del silicio, sino combinado con el silicio para mejorar las propiedades.
AMD ya estuvo experimentando en el pasado con estos materiales híbridos, Ge-Si, aunque el germanio es más escaso y caro. Además de AMD, también han probado esta tecnología empresas como IBM, Intel, Infineon, Samsung, Toshiba, Texas Instruments, etc., especialmente para algunos chips con tecnología BiCMOS. Pero fueron para casos puntuales, y para el resto se volvió a la tecnología de silicio.
Compuestos de bismuto
Los compuestos de bismuto pueden presentar grandes pasos adelante en los chips, de hecho, compañías como TSMC han asegurado que podría ser el puente hacia la tecnología de 1nm, pudiendo crear transistores más eficientes y rápidos.
Algunos compuestos que están bajo investigación son el Bi2Se3, Bi2Te3, Bi2O3, y que combinados con la tecnología del silicio, podrían crearse nuevos transistores FET.
Conclusión
A pesar de las numerosas alternativas que se investigan actualmente, lo cierto es que la industria del silicio seguirá por muchos años. Y, salvo para aplicaciones específicas, estos otros semiconductores no lo sustituirán al completo.
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