La memoria de grafito y los chips mutables, más cerca
Parece factible el uso de este material para el almacenamiento masivo de datos, pero también como base de una nueva manera de fabricar chips
Científicos de la Universidad de Rice en Houston, han publicado un estudio en el que muestran un modo de fabricar láminas de grafito sobre bases de silicio. Usando técnicas relativamente sencillas y presentes actualmente en la industria, pueden conseguir una manera de multiplicar la capacidad de memoria de cualquier dispositivo digital. Pero las peculiaridades de estos chips abren la puerta a nuevas ideas, como los chips capaces de rediseñarse a si mismos. Por Rubén Caro.
El grafito es una de las muchas formas en las que se puede encontrar el carbono en la naturaleza, junto con otras muy conocidas, como el diamante y el carbón. El principal productor mundial de grafito es China, seguido de India y Brasil. Entre otras, tiene la peculiaridad de que presenta exfoliación, a nivel atómico está estructurado por capas, y que en dirección perpendicular a estas capas se comporta como un semiconductor. Esto permite su utilización en la creación de chips informáticos. Si se pudiera aplicar en chips de memoria, permitiría multiplicar la densidad de datos almacenable en cualquier dispositivo electrónico digital.
El gran problema que se ha encontrado a la hora de aplicarlo en chips ha sido el coste de la fabricación. Eso, junto con la necesidad de usar técnicas poco habituales en la industria, ha generado suficiente incertidumbre como para impedir que fuera una tecnología aplicable.
Memoria de muy alta densidad de manera rentable
Pero ahora, unos investigadores de la Universidad de Rice, de Houston - Texas, han publicado un estudio que puede suponer un cambio radical en este campo. En él explican cómo fabricar chips de memoria de láminas de grafito montados sobre las bases de silicio típicas de los chips actuales. Pero lo realmente interesante es que muestran cómo hacerlo utilizando técnicas DQV y tećnicas litográficas, que son muy comunes en la industria actual y que resultarían muy baratas. Según este estudio, es posible la fabricación de chips de memoria de muy alta densidad de almacenamiento y de gran fiabilidad, y además de manera rentable.
El chip consistiría en un lámina de grafito amorfo de menos de 10 nanómetros de grosor sobre una base de silicio. La fina lámina de grafito se deposita sobre la base por medio de técnicas de deposición química de vapor, y ésta queda unida a la base silícica. Tras cada lámina depositada se lleva a cabo un proceso de litografiado. La lámina tiene así el grosor deseado (<10nm) y toma exactamente la forma deseada. Tanto la deposición química de vapor como la litografía son técnicas de uso generalizado en la industria de los chips informáticos.
El gran problema que se ha encontrado a la hora de aplicarlo en chips ha sido el coste de la fabricación. Eso, junto con la necesidad de usar técnicas poco habituales en la industria, ha generado suficiente incertidumbre como para impedir que fuera una tecnología aplicable.
Memoria de muy alta densidad de manera rentable
Pero ahora, unos investigadores de la Universidad de Rice, de Houston - Texas, han publicado un estudio que puede suponer un cambio radical en este campo. En él explican cómo fabricar chips de memoria de láminas de grafito montados sobre las bases de silicio típicas de los chips actuales. Pero lo realmente interesante es que muestran cómo hacerlo utilizando técnicas DQV y tećnicas litográficas, que son muy comunes en la industria actual y que resultarían muy baratas. Según este estudio, es posible la fabricación de chips de memoria de muy alta densidad de almacenamiento y de gran fiabilidad, y además de manera rentable.
El chip consistiría en un lámina de grafito amorfo de menos de 10 nanómetros de grosor sobre una base de silicio. La fina lámina de grafito se deposita sobre la base por medio de técnicas de deposición química de vapor, y ésta queda unida a la base silícica. Tras cada lámina depositada se lleva a cabo un proceso de litografiado. La lámina tiene así el grosor deseado (<10nm) y toma exactamente la forma deseada. Tanto la deposición química de vapor como la litografía son técnicas de uso generalizado en la industria de los chips informáticos.
Material muy estable, memoria muy fiable
Curiosamente, la base del funcionamiento de este tipo de memoria aún no se comprende en profundidad. En el laboratorio han determinado que si se aplica una cierta cantidad de corriente sobre una lámina fina de grafito, se provoca un corte total del circuito. Realmente se produce una fractura en el material y la electricidad no puede circular. Y sin embargo, si se vuelve aplicar otra cierta cantidad de corriente, la fractura se repara y el material vuelve a ser conductor. Este es el mecanismo que permite su uso en chips digitales. Cada sector individual de grafito puede tener dos estados controlables, lo que viene a representar el 1 y el 0. Todo lo necesario para codificar un bit de información.
Este tipo de memorias de grafito resulta ser muy estable, y por eso representa un método fiable para guardar datos incluso en las peores condiciones. Es remarcable el hecho de que sólo es necesario un voltaje de 3 voltios para hacerla funcionar, además de la simplicidad de la circuitería necesaria para empaquetar los bloques de memoria. Todo eso, unido a la resistencia a los cambios de temperatura, e incluso a la radiación, hace que sea una tecnología a tener en cuenta para aplicaciones no sólo del ámbito del consumo general, sino también en el espacio o en el ámbito militar.
Curiosamente, la base del funcionamiento de este tipo de memoria aún no se comprende en profundidad. En el laboratorio han determinado que si se aplica una cierta cantidad de corriente sobre una lámina fina de grafito, se provoca un corte total del circuito. Realmente se produce una fractura en el material y la electricidad no puede circular. Y sin embargo, si se vuelve aplicar otra cierta cantidad de corriente, la fractura se repara y el material vuelve a ser conductor. Este es el mecanismo que permite su uso en chips digitales. Cada sector individual de grafito puede tener dos estados controlables, lo que viene a representar el 1 y el 0. Todo lo necesario para codificar un bit de información.
Este tipo de memorias de grafito resulta ser muy estable, y por eso representa un método fiable para guardar datos incluso en las peores condiciones. Es remarcable el hecho de que sólo es necesario un voltaje de 3 voltios para hacerla funcionar, además de la simplicidad de la circuitería necesaria para empaquetar los bloques de memoria. Todo eso, unido a la resistencia a los cambios de temperatura, e incluso a la radiación, hace que sea una tecnología a tener en cuenta para aplicaciones no sólo del ámbito del consumo general, sino también en el espacio o en el ámbito militar.
Chips que se rediseñan a si mismos
Pero los científicos van más allá, y afirman que la manera en que el grafito parece fracturarse o repararse a sí mismo de forma controlada, hace posible la creación de circuitos en blanco, que podrían ser modificados físicamente por el propio software en tiempo real. Es decir, que el software podría crear nuevos circuitos de hardware.
Los fabricantes ven aquí la posibilidad de sacar un gran provecho, porque eliminaría uno de los procesos más costosos en la fabricación actual de chips. Actualmente el diseño del chip es litografiado sobre la base, el negativo que está en la matriz es positivado contra la base. De esa manera, si se encuentra algún error en el diseño del chip, todo el proceso debe repetirse de nuevo. Sin embargo, cada juego de matrices necesario para hacer la litografía, que contiene todo el diseño del circuito en negativo, tiene un coste muy alto, y cada vez más conforme los diseños van aumentando en complejidad.
Con un chip que puede rediseñarse con la simple ejecución de un software, no sería necesario repetir todo el proceso. El diseño podría ser corregido in situ via software, sin costes adicionales.
A muchos, viendo los avances en inteligencia artificial, la sola idea de que una máquina sea capaz de modificar sus propios circuitos les puede poner los pelos de punta. ¿Se imaginan una máquina suficientemente inteligente como para modificar a voluntad el diseño físico de sus propios circuitos? Bien, pues ya no está tan lejos.
Pero los científicos van más allá, y afirman que la manera en que el grafito parece fracturarse o repararse a sí mismo de forma controlada, hace posible la creación de circuitos en blanco, que podrían ser modificados físicamente por el propio software en tiempo real. Es decir, que el software podría crear nuevos circuitos de hardware.
Los fabricantes ven aquí la posibilidad de sacar un gran provecho, porque eliminaría uno de los procesos más costosos en la fabricación actual de chips. Actualmente el diseño del chip es litografiado sobre la base, el negativo que está en la matriz es positivado contra la base. De esa manera, si se encuentra algún error en el diseño del chip, todo el proceso debe repetirse de nuevo. Sin embargo, cada juego de matrices necesario para hacer la litografía, que contiene todo el diseño del circuito en negativo, tiene un coste muy alto, y cada vez más conforme los diseños van aumentando en complejidad.
Con un chip que puede rediseñarse con la simple ejecución de un software, no sería necesario repetir todo el proceso. El diseño podría ser corregido in situ via software, sin costes adicionales.
A muchos, viendo los avances en inteligencia artificial, la sola idea de que una máquina sea capaz de modificar sus propios circuitos les puede poner los pelos de punta. ¿Se imaginan una máquina suficientemente inteligente como para modificar a voluntad el diseño físico de sus propios circuitos? Bien, pues ya no está tan lejos.
