La disminución de los transistores con nanotecnología

Investigadores de nanotecnología en el sector de los microprocesadores han hecho mejoras en la nanolitografía y los cambios en la estructura a nanoescala de los transistores que están aumentando la densidad de transistores en los microprocesadores. Y hay más por venir.

Transistores de efecto de campo (FET) como interruptores

La estructura del tipo de transistor usado en los microprocesadores que contienen cientos de millones de transistores en un circuito integrado se denomina un FET.

La colocación de voltaje en la puerta permite que la corriente fluya a través del canal entre la fuente y el drenaje. Por tanto, el transistor actúa como un interruptor.

La corriente fluye cuando se aplica voltaje a la puerta y deja de fluir cuando no hay tensión. Como la longitud del canal se hace más pequeño, sin embargo, la posibilidad de fuga de corriente a través del canal entre la fuente y los aumentos de drenaje, incluso cuando no haya tensión en la puerta.

Fabricantes de circuitos integrados tienen previsto modificar esta estructura para los tamaños mínimos de funciones de unos 14 nm y menos para reducir la cantidad de fuga a través del canal. Este transistor modificado se denomina FinFET debido a la canal en forma de aleta por encima del sustrato.

Con la puerta en la parte superior y dos lados del canal, la tensión aplicada a la puerta tiene más efecto sobre el canal que en el FET convencional, que tiene la puerta sólo en la superficie superior del canal.

Intel ha anunciado que se están poniendo en práctica una estructura de transistor FinFET llamado Tri-Gate en sus microprocesadores de 22 nm. El uso de estos transistores proporcionará ya sea el consumo de energía reducido a la misma velocidad que sus microprocesadores de 32 nm actuales o aumento de la velocidad con el mismo consumo de energía.

El uso de un nanocable como el canal del FET es un método que los investigadores están explorando para hacer aún más progresos en la reducción de las fugas de corriente. Un transistor de nanocables consta de un nanocable hecho de material que conecta la fuente y el drenador del transistor semiconductor, con una puerta que controla el flujo de corriente a través de los nanocables. El nanocables es vertical, como la aleta, se eleva desde el sustrato.

El uso de un nanocable como el canal le permite envolver completamente la puerta alrededor del canal. Esto debería permitir que la tensión aplicada a la puerta para tener aún más control sobre el canal que cuando se utiliza el FinFET. Esta estructura vertical también ahorra espacio, lo que permite una mayor densidad de transistores en un chip. Millones o billones de nanocables verticales podrían ser cultivadas sobre un sustrato.

Transistores Pack en que los circuitos integrados

Los investigadores están estudiando otros nanomateriales para hacer transistores más pequeños y para empaquetarlos con más fuerza en los circuitos integrados. Dos de los principales contendientes son:

• Puntos cuánticos: Los investigadores han demostrado que pueden construir transistores en el que los puntos cuánticos forman el canal por el que fluye la corriente. Ese canal puede ser tan pequeño como 4 nanómetros de diámetro. El reto es desarrollar un método de integración de estas nanopartículas en un proceso de construcción de circuitos integrados muy densas.

• Nanotubos de carbon: Puede utilizar nanotubos de carbono de tipo semiconductor como canales de transistores, similar a la forma en que puede usar nanocables. El uso de nanotubos de carbono, sin embargo, tiene varias complicaciones.

  Por ejemplo, cuando seas grande nanotubos de carbono, que se produzcan ambos nanotubos de carbono Semiconductor- y de tipo metálico. Es necesario un paso en el proceso de fabricación que corre una corriente a través de los nanotubos metálicos para quemar intencionadamente a cabo, del mismo modo que puede ser que sin querer quemar un fusible. Los investigadores deben trabajar en los detalles de esta manera antes de que puedan utilizar los nanotubos de carbono en los circuitos integrados de producción masiva.