Actualidad informática

En la década de 1980 y 90, la competencia en la industria informática se centraba en la velocidad «acerca del reloj» , de  como muchos megahercios y gigahercios en última instancia, un chip puede presumir. Sin embargo, las velocidades de reloj se han detenido en su carrera desde hace casi 10 años: los chips que correr más rápido también corren más calientes, y con la tecnología existente, parece que no hay manera de aumentar la velocidad de reloj sin que los chips se sobrecalienten.

En una edición reciente de la revista Science, investigadores del MIT  (EE.UU.) y sus colegas de la Universidad de Augsburg, en Alemania, informaron del descubrimiento de un nuevo fenómeno físico que podría producir transistores con capacitancias muy mejoradas – una medida de la tensión necesaria para mover una carga. Y que, a su vez, podrían conducir a la reactivación de la velocidad de reloj como  medida de aumento de potencia de los ordenadores.

En los chips de las computadoras actuales, los transistores están hechos de semiconductores como el silicio. Cada transistor incluye un electrodo llamado puerta, aplicando un voltaje a la puerta hace que los electrones se acumulen debajo de ella. Los electrones constituyen un canal a través del cual una corriente eléctrica puede pasar, convirtiendo el semiconductor en un conductor.

La capacitancia mide la cantidad de carga que se acumula debajo de la puerta para un determinado voltaje. La potencia que consume un chip, y el calor que desprende, son aproximadamente proporcionales al cuadrado del voltaje de funcionamiento de la puerta. Así que bajar la tensión podría reducir drásticamente el calor, permitiendo la subida de la frecuencia de reloj.

El profesor de Física del MIT Raymond Ashoori y Lu Li, un becario postdoctoral y  Pappalardo, en su laboratorio – junto con Christoph Richter, Paetel Stefan Kopp Thilo y Mannhart Jochen de la Universidad de Augsburg, investigaron el sistema físico inusual que resulta cuando el aluminato de lantano se deposita en la parte superior del titanato de estroncio. El aluminato de lantano, consiste en la alternancia de capas de óxido de lantano y óxido de aluminio. Las capas de lantano tienen una ligera carga positiva; las capas a base de aluminio, una carga negativa leve. El resultado es una serie de campos eléctricos que se suman en la misma dirección, creando un potencial eléctrico entre la parte superior e inferior del material.

Por lo general, tanto el aluminato de lantano y el  titanato de estroncio son excelentes aislantes, lo que significa que no conducen la corriente eléctrica. Pero los físicos han especulado que si el aluminato de lantano es lo suficientemente grueso, su potencial eléctrico se incrementaría hasta el punto de que algunos electrones tendrían que pasar de la parte superior del material a la parte inferior, para evitar lo que se llama una «catástrofe de polarización.» El resultado es un canal conductor en la unión con el titanato de estroncio – muy parecida a la que se forma cuando un transistor se enciende. Así Ashoori y sus colaboradores decidieron medir la capacitancia entre el canal y un electrodo de puerta en la parte superior del aluminato de lantano.

Ellos se sorprendieron por lo que encontraron: aunque sus resultados fueron algo limitados por su aparato experimental, es posible que un cambio infinitesimal en el voltaje cause una gran cantidad de carga para entrar en el canal entre los dos materiales. «El canal puede aspirar  carga – como un vacío», dice Ashoori. «Y opera a temperatura ambiente, que es lo que realmente nos sorprendió».

De hecho, la capacitancia del material es tan alta que los investigadores no creen que puede ser explicado por la física actual. «Hemos visto el mismo tipo de hechos en los semiconductores», afirma Ashoori, «pero era en una muestra muy pura, y el efecto fue muy pequeño. Todavía no es claro, Ashoori dice, por qué el efecto es tan grande «. Podría ser un nuevo efecto de la mecánica cuántica o alguna física esconocida del material»

Hay un inconveniente para el sistema, se han analizado: mientras que una gran cantidad de carga se moverá en el canal entre los materiales con un ligero cambio en el voltaje, se mueve poco a poco – demasiado poco para el tipo de conmutación de alta frecuencia que se lleva a cabo en chips de computadora. Eso podría deberse a que las muestras del material son, como Ashoori dice, «muy sucias»; las muestras más puras podrían exhibir una menor resistencia eléctrica. Pero también es posible que, si los investigadores pueden entender los fenómenos físicos subyacentes  a la notable capacidad del material, pueden ser capaces de reproducir los mismos en materiales más prácticos.

Triscone indica «tanto dinero ha sido inyectado en la industria de los semiconductores durante décadas que hacer algo nuevo, usted necesita una tecnología muy perturbadora»,  por lo que los posibles cambios no srán fáciles ni inmediatos. «No va a revolucionar el futuro de la electrónica,» Ashoori está de acuerdo. «Sin embargo, este mecanismo existe, y una vez que sabemos que existe, si podemos entender lo que es, podemos tratar de hacer desarrollos.»

Fuente:  ScienceDaily