¿Por qué se sigue utilizando silicio para fabricar procesadores?

¿Por qué se sigue utilizando silicio para fabricar procesadores?

Rodrigo Alonso

Seguramente ya sepas que el silicio es el material con el que se fabrican, al menos en su mayoría, tanto los procesadores de PC como casi todos los chips en la industria. Mucho se ha hablado de posibles sustitutos más eficientes que el silicio, como el «milagroso» grafeno que en su momento parecía la solución a todos los problemas, pero la realidad es que el silicio es y sigue siendo, el material con el que se fabrican los procesadores. ¿Quieres saber por qué? En este artículo te lo contamos todo.

Durante los años 50, el mundo tecnológico encontró un socio confiable en el silicio, y desde entonces -y van ya unos 70 años- se ha seguido utilizando. Digamos que gracias al silicio, en lugar de tener ordenadores del tamaño de una habitación tenemos los PCs que conocemos hoy en día, algunos que incluso caben en la palma de la mano. Este material fue el motivo para dejar atrás el antiguo diseño de circuitos, miniaturizarlo, hacerlo más rápido y además mucho más asequible.

¿Por qué se utiliza el silicio para fabricar procesadores?

El desarrollo de los circuitos integrados mejoró su situación al colocar los diferentes circuitos electrónicos de una computadora en una sola pieza de metal semiconductor llamado «chip». Así, los circuitos integrados dejaron atrás los viejos y frágiles tubos de vacío y, al reducir tanto su tamaño, permitieron su producción en masa.

En la tabla periódica de los elementos, el silicio pertenece al grupo del carbono, germanio, estaño, plomo y flerovio. Identificado como «Si», es el octavo elemento más abundante en el universo conocido, e incluso si hablamos solo del planeta Tierra, el 28,2% de la corteza terrestre lo contiene. Así pues, la conclusión es que el silicio es uno de los materiales más comunes y por lo tanto una de las materias primas más sencillas y baratas de conseguir.

Las ventajas de utilizar silicio en la fabricación de chips

El silicio es un metaloide, por lo que tiene algunas características metálicas pero no es un verdadero metal como tal. Y aquí encontramos su relevancia para la industria informática: es un buen semiconductor, por lo que permite el paso de la electricidad pero, a diferencia de los metales, se puede controlar fácilmente el flujo. Dicho de otra manera, un metal conduce los electrones por naturaleza y no se puede (o es difícil) desactivar esa propiedad, mientras que un material aislante como el plástico o la madera no permite que la electricidad pase a través de ellos. Por su parte, un semiconductor como el silicio permite que pase la electricidad mientras que hace las veces de aislante al mismo tiempo.

Hasta aquí ya tenemos tres ventajas: es abundante, es barato y además actúa como semiconductor de manera natural, por lo que no requiere grandes técnicas para hacerlo funcionar como los seres humanos necesitamos (es muy sencillo de purificar). También funciona bien en un amplio abanico de temperaturas y se puede modificar químicamente para modificar sus propiedades eléctricas. De esta manera, es capaz de abordar tanta electricidad como se necesite.

Esto hace posible que, por ejemplo, se pueda pasar el modo «apagado» al modo «encendido» y viceversa o que se pueda dejar pasar la electricidad a través de ciertos transistores de forma selectiva sin quemar los circuitos y, además, a temperatura ambiente. Además, se puede usar solo este material para diseñar muchos tipos de componentes distintos todos dentro del mismo dispositivo.

Los transistores minúsculos por los que está compuesto un procesador de PC necesitan áreas aisladas y que se puede dirigir el flujo de electricidad con precisión, y todo eso lo proporciona el silicio con un mínimo tratamiento de purificación, siendo además un material que funciona bien a temperatura ambiente, que es abundante, y que es barato. Estos son los motivos por los que a día de hoy, 70 años después de que se comenzara a utilizar en la industria, se sigue utilizando y así seguirá siendo durante mucho, mucho tiempo.

¿De qué material serán los procesadores del futuro?

El silicio ya tiene un lugar importante en la historia del avance tecnológico, pero el desarrollo no se detiene y todo tiene sus limitaciones. Se están diseñando procesadores de alto rendimiento en los que los electrones se mueven incluso más rápido que en el silicio. Por otro lado, los transistores se hacen más pequeños cada vez con el objetivo de que los chips sean más potentes y eficientes, y el silicio seguirá siendo útil en la medida en la que lo permitan sus propiedades físicas y químicas, pero como hemos dicho antes, todo tiene un límite.

Para poner esto en contexto, ahora que las empresas usan chips nanométricos el silicio ya no puede seguir satisfaciendo estas necesidades durante mucho más tiempo, y se necesitará investigar con otros materiales, potencialmente con aleaciones de silicio y otro metal. El camino desde el diseño del circuito con tubos de vacío hasta la era del transistor moderno se ha construido con silicio, pero el futuro está, claramente, fuera de su ámbito y se necesitarán otros materiales distintos.