Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad de Houston y otros pueden haber echado un vistazo al futuro de la informática. Y según su informe, publicado en Ciencias, se ve mucho menos basado en silicio de lo que podríamos pensar. Corre, silicón. El nitruro de boro cúbico está aquí con temperaturas más bajas, mejor conductividad eléctrica y un rendimiento mejorado que, por lo tanto, podría dispararse junto con la densidad de cómputo.
Sin embargo, como suelen ser estas cosas, es probable que estemos hablando de décadas de investigación antes de que un producto real, y mucho menos una nueva era de fabricación de semiconductores, pueda grabarse. El dominio de Silicon en casi todo lo relacionado con la computación, desde el procesador dentro de su calculadora hasta la supercomputadora más poderosa del mundo, está demasiado arraigado en décadas de resolución experta de problemas para ser desalojado tan rápido. No ocurre lo mismo con el arseniuro de boro, que todavía tiene que demostrar su longevidad operativa.
El problema con el silicio es que es un compromiso. Es un conductor térmico ridículamente malo, lo cual es parte de la razón por la cual nuestra electrónica se calienta tanto que uno podría cocinar un huevo en una CPU si así lo decidiéramos. El silicio también tiene un buen manejo de los electrones cargados negativamente, cuyo movimiento ordenado, como habrás aprendido en la escuela, es de lo que está hecha la corriente eléctrica. Los «agujeros» – las inversiones cargadas positivamente de los electrones – no gelifican tan bien con el silicio. A pesar de estos contratiempos, el silicio es abundante y relativamente fácil de fabricar.
El arseniuro de boro cúbico (c-BA), hecho de boro y arsénico, soluciona ambos problemas del silicio. Es igualmente acomodativo de electrones y huecos, lo que llevó al profesor de ingeniería mecánica del MIT, Gang Chen, a llamarlo «realmente único» en el mundo de los semiconductores. “Eso es importante porque, por supuesto, en los semiconductores tenemos cargas positivas y negativas de manera equivalente. Entonces, si construyes un dispositivo, quieres tener un material en el que tanto los electrones como los huecos viajen con menos resistencia”. dijo Chen.
También conduce el estrés térmico hasta 10 veces mejor. Esto significa que el calor se disipa mucho más rápido de su superficie; de hecho, mucho más rápido que incluso en el cobre, el elemento elegido para sus soluciones de refrigeración del mercado de accesorios. Mientras que el silicio tiene una conductividad térmica típica de 148 W/mK, el cobre la mejora en un factor de tres, a 401 W/mK. El arseniuro de boro cúbico de los investigadores, por otro lado, puede disipar el calor alrededor de la marca de 1200 W/mK. Es como comparar a la Pequeña Liga con su hermano mayor, más malo y más competitivo de la MLB.
«Esto es impresionante, porque en realidad no conozco ningún otro material, además del grafeno, que tenga todas estas propiedades». Chen añadió. “Y este es un material a granel que tiene estas propiedades”.
“El calor es ahora un cuello de botella importante para muchos productos electrónicos”, dijo el postdoctorado del MIT Jungwoo Shin Shin, el autor principal del artículo. “El carburo de silicio está reemplazando al silicio para la electrónica de potencia en las principales industrias de vehículos eléctricos, incluida Tesla, ya que tiene una conductividad térmica tres veces mayor que el silicio a pesar de sus movilidades eléctricas más bajas. Imagine lo que pueden lograr los arseniuros de boro, con una conductividad térmica 10 veces mayor y una movilidad mucho mayor que el silicio. Puede ser un cambio de juego”.
Según todas las cuentas corrientes, el arseniuro de boro es el semiconductor ideal. El problema con el arseniuro de boro es que es mucho más difícil de producir que el silicio. Hasta ahora, solo se han realizado series de producción del compuesto a escala de laboratorio. Los lotes tampoco son uniformes, lo que enturbia aún más las aguas para una eventual adopción como semiconductor transformable en masa. Los investigadores actualmente no están seguros de si se puede aprovechar de una forma práctica y económica. Probablemente, no sería tan omnipresente como el silicio en el mundo de la computación. Aún así, podría usarse para componentes críticos, particularmente productores de calor, o incluso como un medio de transferencia de calor incrustado en diseños de silicio.
“El silicio es el caballo de batalla de toda la industria”, dice Chen. “Entonces, está bien, tenemos un material que es mejor, pero ¿realmente compensará a la industria? No lo sabemos.
Entonces, quizás el silicio no necesite sudar pronto (aunque, siendo un mal conductor como es, probablemente lo hará de todos modos). Pero incluso cuando la eficiencia energética y la densidad de cómputo golpean los cuellos de botella de los materiales, especialmente cuando ingresamos a la era de Angstrom de la computación, tal vez deba preocuparse por compartir el escenario mundial.