IBM y el Instituto Tecnológico Georgia baten el récord de velocidad en un chip de silicio

El nuevo chip es capaz de funcionar a quinientos mil millones de ciclos por segundo al ser criogenizado a 233 ºC bajo cero, unas temperaturas que solo se encuentran de forma natural en el espacio exterior.

IBM y el Instituto Tecnológico Georgia (Georgia Institute of Technology) han anunciado el primer chip de silicio capaz de operar a frecuencias superiores a los 500 GHz (quinientos mil millones de ciclos por segundo), al "congelar" criogénicamente el chip a 233 ºC bajo cero (451 grados bajo cero Fahrenheit) . Estas temperaturas tan bajas sólo se encuentran de forma natural en el espacio exterior, pero se pueden obtener artificialmente en la tierra utilizando materiales ultra-fríos como el helio líquido. El cero absoluto, la temperatura más fría posible en la naturaleza, a la cual cesa el movimiento de las partículas, se corresponde aproximadamente con los 273,16º C bajo cero.

En comparación, este chip es 250 veces más rápido que los teléfonos móviles actuales, que normalmente operan a unos 2 GHz. Además, las simulaciones informáticas realizadas señalan que la tecnología utilizada en el chip podría llegar a dar soporte a frecuencias operativas aún mayores (cerca de un terahercio, o 1.000 GHz), incluso a temperatura ambiente.

Los experimentos, llevados a cabo de forma conjunta por investigadores de IBM y del Georgia Tech, son parte de un proyecto más amplio para explorar los límites de velocidad de los dispositivos de silicio-germanio (SiGe), que operan más rápido a temperaturas muy bajas. Los chips utilizados son prototipos de la tecnología de cuarta generación SiGe desarrollada por IBM en una oblea de 200 milímetros. A temperatura ambiente, fueron capaces de operar a unos 350 GHz.

“Por primera vez en la historia, el Instituto Tecnológico Georgia e IBM han demostrado que la velocidad de la mitad de un trillón de ciclos por segundo puede ser convertida en una tecnología comercial, utilizando obleas y silicio compatibles con las técnicas de producción de bajo coste”, afirma John D. Cressler, del centro de Diseño Electrónico del Instituto Georgia. “Este trabajo redefine los límites de lo que es posible utilizando técnicas nanotecnológicas de silicio-germanio”

Tecnología SiGe

SiGe es una tecnología en la que las propiedades eléctricas del silicio, el material presente en prácticamente todos los microchips modernos, se ven incrementadas por el germanio para conseguir que los chips operen de forma más eficiente. SiGe incrementa el rendimiento y reduce el consumo de energía en los chips que se incluyen en teléfonos móviles y en otros dispositivos avanzados de comunicación. IBM anunció por primera vez su tecnología SiGe en 1989 y la introdujo en el primer estándar de la industria en octubre de 1998. Desde entonces, la Compañía ya ha vendido cientos de millones de chips SiGe.

Los circuitos de silicio-germanio de frecuencia ultra-elevada tienen grandes aplicaciones en los sistemas comerciales de comunicación, en la electrónica de defensa, en la exploración del espacio y en los sensores remotos. Conseguir tales velocidades en la tecnología basada en silicio, que puede fabricarse utilizando técnicas convencionales de bajo coste, podría facilitar el camino hacia las aplicaciones de alto volumen. Hasta el momento, sólo los circuitos integrados fabricados a partir de materiales de semiconductores compuestos, que son más costosos, habían conseguido tales niveles de rendimiento.

Al introducir el germanio en las obleas de silicio a escala atómica, los ingenieros pueden mejorar sustancialmente el rendimiento mientras que se mantienen las numerosas ventajas del silicio.

Los resultados conseguidos en el experimento se darán a conocer en el número de julio de la revista IEEE Electron Device Letters.