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Investigadores aceleran la velocidad de los transistores mediante el uso del “efecto campo tunelizado”

Investigadores aceleran la velocidad de los transistores mediante el uso del “efecto campo tunelizado”
 

La demanda de transistores para conseguir dispositivos más potentes es cada vez más alta, a todos los niveles. En este sentido, investigadores de la Universidad de Fudan (próxima a la ciudad de Shangai), han diseñado un tipo de transistor acelerado utilizando el “efecto campo tunelizado”, que consiste en utilizar un campo eléctrico para mejorar la conductividad del canal de instrucciones.

En el informe que han publicado sus creadores en la revista Science (http://www.sciencemag.org/content/341/6146/640.full?sid=77c8a873-c4af-43ef-b131-6412db349886), explican con detalle cómo integrando este tipo de metodología en los transistores actuales son capaces de alcanzar el mismo rendimiento con menor uso de electricidad, y, por el contrario, con más potencia eléctrica pueden alcanzar incluso mayor velocidad de procesamiento.

Para ello, en el documento publicado explican que los ordenadores actuales suelen incorporar, bien transistores basados en óxido de metal semiconductor, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), o bien su modalidad conocida como “puerta flotante”, (FG) MOSFETs (floating-gate). Sin embargo, a medida que la tecnología avanza y los procesadores fabricados se hacen cada vez más pequeños, los límites de la física son cada vez patentes.

En este sentido, empresas como Intel han introducido su conocida estrategia “Tick-Tock”, mediante la cual mantienen vigente la “Lay de Moore” en la que se basan todos diseños, y que le permite actualizar, de forma alterna, y cada dos años, tanto su tecnología de fabricación (pasando de los 22 nanómetros actuales a 14 nanómetros, y posteriormente a 10, 7 y 5 nanómetros, respectivamente) como su microarquitectura interna (la forma en la que sus diferentes componentes se disponen y trabajan en su interior).

Sin embargo, desde la propia Intel reconocen no saber cuál es el límite de esta estrategia, ya que los transistores necesarios para llevarla a cabo cada vez son más reducidos y es más difícil construirlos, manipularlos y conseguir la estabilidad necesaria.

Por este motivo, los investigadores de la Universidad de Fudan han trabajado en formas alternativas de acelerar los sistemas actuales, con el fin de obtener más rendimiento mejorando estos sistemas. Y para conseguirlo se valen de un túnel cuántico que les permite mover electrones y acelerar la velocidad a la que pasa la información mediante el transistor, lo que les ha llevado a crear los transistores de “efecto campo tunelizados” (TFETs, o Tunneling Field-Effect Transistors). Esta nueva modalidad puede ser aplicada a transistores de tipo (FG) MOSFET, con el fin de aprovechar sus capacidades y acelerar el modo en que la información circula en su interior.

Concretamente, se trata de modificar la puerta flotante que integran estos transistores para abrirla y cerrarla más rápidamente, y conseguir así más velocidad. En este sentido, si bien los transistores (FG) MOSFET tradicionales requieren de una pequeña carga de electricidad antes de abrir o cerrar la “puerta flotante” (lo que supone tiempo de espera), los nuevos transistores tunelizados minimizan este tiempo de carga, ya que requieren una menor cantidad de potencia para funcionar correctamente, lo que mejora la efectividad y la velocidad de procesamiento. Si multiplicamos el altísimo número de veces que un transistor debe realizar estas operaciones, por muy poca que sea la ganancia en una única pasada, a la larga se obtienen rendimientos muy interesantes.

De acuerdo con el equipo que ha desarrollado los nuevos transistores tunelizados, uno de los aspectos más interesantes del proyecto es que, al basarse en transistores (FG) MOSFET, no requiere ningún tipo de reconfiguración o de cambio en el modo en que estos operan, lo que implica que la transición a los nuevos transistores podría ser transparente, abriendo la puerta a dispositivos más potentes y eficientes con muy poco esfuerzo.
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