septiembre 26, 2022

La nueva técnica de aislamiento allana el camino para chips más potentes y pequeños

Los investigadores de KU Leuven e imec han desarrollado con éxito una nueva técnica para aislar microchips. La técnica utiliza estructuras organometálicas, un nuevo tipo de materiales que consisten en nanoporos estructurados. A largo plazo, este método puede utilizarse para el desarrollo de chips aún más pequeños y potentes que consuman menos energía. El equipo ha recibido una subvención ERC Proof of Concept para avanzar en su investigación.

Los chips de computadora son cada vez más pequeños. Eso no es nuevo: Gordon Moore, uno de los fundadores del fabricante de chips Intel, ya lo predijo en 1965. La ley de Moore establece que el número de transistores en un chip, o circuito integrado, se duplica aproximadamente cada dos años. Este pronóstico se ajustó posteriormente a 18 meses, pero la teoría sigue en pie. Los chips son cada vez más pequeños y su capacidad de procesamiento aumenta. 

Chips de más de mil millones de transistores

Hoy en día, un chip puede tener más de mil millones de transistores. Pero esta continua reducción de tamaño también trae consigo una serie de obstáculos. Los interruptores y los cables están empaquetados con tanta fuerza que generan más resistencia. Esto, a su vez, hace que el chip consuma más energía para enviar señales. Para tener un chip que funcione bien, necesita una sustancia aislante que separe los cables entre sí y garantice que las señales eléctricas no se interrumpan. Sin embargo, eso no es algo fácil de lograr a nivel de nanoescala. 

Cristales nanoporosos 

La expansión de volumen que acompaña al proceso de conversión de óxido a MOF permite el llenado perfecto de trincheras a nanoescala. | © Grupo Ameloot

Un estudio dirigido por Rob Ameloot (Departamento de Sistemas Microbianos y Moleculares) de KU Leuven muestra que una nueva técnica podría proporcionar la solución. “Estamos utilizando estructuras organometálicas (MOF) como sustancia aislante. Estos son materiales que consisten en iones metálicos y moléculas orgánicas. Juntos, forman un cristal que es poroso pero resistente “. 

Por primera vez, un equipo de investigación de KU Leuven e imec logró aplicar el aislamiento MOF al material electrónico. Para esto se utilizó un método industrial llamado deposición química de vapor, dice el investigador postdoctoral Mikhail Krishtab (Departamento de Sistemas Microbianos y Moleculares). “Primero, colocamos una película de óxido en la superficie. Luego, lo dejamos reaccionar con el vapor de la materia orgánica. Esta reacción hace que el material se expanda, formando cristales nanoporosos “.  

“La principal ventaja de este método es que es de abajo hacia arriba”, dice Krishtab. “Primero depositamos una película de óxido, que luego se hincha hasta convertirse en un material MOF muy poroso. Puedes compararlo con un soufflé que se hincha en el horno y se vuelve muy ligero. El material MOF forma una estructura porosa que llena todos los espacios entre los conductores. Así es como sabemos que el aislamiento es completo y homogéneo. Con otros métodos de arriba hacia abajo, siempre existe el riesgo de pequeños huecos en el aislamiento “. 

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