¿Se ha llegado al límite de lo pequeños que pueden ser los chips?

El avance de la tecnología parece imparable, y la miniaturización de los componentes nos ha llevado a acuñar el término de la nanocomputación, ya que en la actualidad los componentes con los que se fabrican los chips ya tienen escala nanométrica. Sin embargo, también llevamos un tiempo en el que parece que está costando mucho poder cumplir con la Ley de Moore, y los impedimentos físicos están causando serias dificultades a los científicos e ingenieros que buscan reducir cada vez más el tamaño de los componentes… ¿hemos llegado al límite?

Como su nombre indica, la nanocomputación se refiere a procesos y dispositivos electrónicos realmente pequeños, de escala nanométrica. Es un término que se utiliza para describir la manipulación, el procesamiento y la representación de datos por computadoras más pequeñas de un micrómetro; los dispositivos de nanocomputación están fabricados con transistores semiconductores de 100 nanómetros y menos de longitud.

Buscando los límites de la nanocomputación

Transistores 2 nm IBM

La nanocomputación se puede dividir en dos palabras: «nano» y «computación» o informática. La informática es el uso de una computadora (hardware y software) para procesar datos y realizar procesos algorítmicos, mientras que nano, que viene de la palabra nanómetro en este contexto, es una unidad de medida de longitud y es una mil millonésima parte de un metro. Pero decir que un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro podría ser demasiado abstracto, así que vamos a ponerlo en perspectiva:

  • Una hebra de ADN humano tiene 2,5 nanómetros de diámetro.
  • Una hoja de papel tiene unos 100.000 nanómetros de grosor.
  • Hay 25.400.000 nanómetros en una pulgada.
  • Tus uñas crecen un nanómetro por segundo de manera natural.
  • Un solo átomo de oro tiene aproximadamente un tercio de nanómetro de diámetro.
  • En una escala comparativa, si el diámetro de una canica fuera un nanómetro entonces el planeta Tierra mediría un metro de diámetro.

Como ya os habréis dado cuenta, estamos hablando de una escala realmente muy pequeña (y es que de eso se trata la nanocomputación), y si en este momento fabricantes como Intel, NVIDIA y AMD están manejando chips con litografías de 5 y 7 nanómetros, estamos hablando de que el tamaño de los transistores que conforman esos chips tienen el grosor de aproximadamente dos hebras de ADN humano.

Esto es todo un hito en la industria, y sin embargo parece que estamos llegando al límite tal y como hemos dicho al principio, y es un límite físico por el momento. Cuando hablamos de litografía de chips, estamos manejando miles y miles de transistores de escala nanométrica integrados en un área determinada… cuando se «baja de litografía» se reduce el tamaño de los transistores, lo que permite meter una mayor cantidad de ellos en el mismo espacio, aumentando la capacidad de cómputo del chip y con ello mejorando su eficiencia.

Sin embargo, integrar una mayor cantidad de transistores en un chip también tiene ciertas limitaciones, porque aunque estos elementos sean cada vez más pequeños sigue teniendo que haber capas de interconexión entre ellos, por no hablar de que al haber una mayor cantidad en el mismo espacio, la densidad de calor que generan es cada vez mayor y de esta manera cada vez es más complicado el poder disipar el calor de una manera adecuada que permita su correcto funcionamiento.

Aunque la nanocomputación tiene muchas ventajas (especialmente en términos de rendimiento y eficiencia), también tiene sus desventajas. Fabricar dispositivos que funcionen sobre la base de la nanotecnología es muy caro y complicado; reducir la escala de los dispositivos a un tamaño microscópico exige un nivel de tecnicismo y experiencia que solo puede alcanzarse con grandes cantidades de fondos de investigación.

La nanocomputación también representa una amenaza para la economía actual; el advenimiento de la nanotecnología, como muchas otras tecnologías, provoca un cambio sustancial en muchas áreas económicas, y aunque al principio los chips más avanzados serán un lujo caro e inasequible, con el tiempo se volverán más populares y comunes, algo que tendrían un gran impacto en el mercado porque las tecnologías y empresas que no se adapten y mejoren dejarán de funcionar porque no serán competitivas.