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El último anuncio de IBM que está haciendo olas es la introducción de nanohojas de 2 nanómetros (nm).
IBM no se anduvo con rodeos en su lanzamiento, destacando cuatro aplicaciones populares de alta visibilidad que estos dispositivos impactarán:
Mayor duración de la batería del teléfono celular (¡4 veces la vida útil actual!)
Portátiles más rápidos
Reducir las emisiones de carbono de los centros de datos
Detección de objetos más rápida (útil para aplicaciones como vehículos autónomos)

Nueva oblea de 2 nm de IBM, imagen de IBM

Así que todos estamos en la misma página, 2 nm comparables en longitud a cuatro átomos de silicio.

De 7 nm a 2 nm en 5 años

En 2015, IBM anunció el primer chip de 7 nm en funcionamiento. IBM atribuyó el logro a técnicas de fabricación de semiconductores no tradicionales, incluido el uso de transistores de canal de silicio germanio (SiGe) y litografía ultravioleta extrema (EUV).
Incluso tan recientemente como a mediados de 2020, EUV se consideró un tramo para cualquier cosa por debajo de 3 nm debido a su costo, a pesar de haber sido designado como una tecnología prometedora durante muchos años. En noviembre de 2020, sin embargo, IBM reclamó un avance de EUV que afirmaron "extiende firmemente la capacidad del patrón EUV de exposición única al nodo de 5 nm y por debajo ", y puede haber jugado un papel en este hito de 2 nm.
2017 trajo mejoras inmediatas cuando IBM reveló que habían innovado un nuevo proceso para desarrollar chips de 5 nm (más sobre eso a continuación).
Con este nuevo avance anunciado hoy, IBM afirma que sus chips de 2 nm utilizan un 75% menos de energía que sus homólogos de 7 nm de generación actual. También afirman un 45% de "rendimiento superior" como término general, de nuevo en comparación con los chips de 7 nm de la generación actual.
Una nota importante aquí es que esta no es una declaración "y". Se afirma que estos chips pueden proporcionar una velocidad de cálculo mucho mayor O utilizar mucha menos energía, según la especificación que se priorice para una aplicación determinada.

Un primer plano de la nueva oblea de 2 nm. Imagen de IBM

Según IBM, "no debería ser demasiado largo" hasta que los chips de 2 nm se conviertan en estándar después de este punto. También han predicho que veremos el primer lote de chips de 2 nm saliendo de la línea de producción en 2024.
Pero IBM ha dejado en claro que tienen la intención de seguir afirmando ser las primeras en la industria de los semiconductores. Quizás una palabra que deba entrar en el léxico de la industria de los semiconductores de manera más prominente en la próxima década es el angstrom, definido como 0,1 nanómetros. Los obstáculos son muchos y altos entre este momento actual y los chips de nivel angstrom. Pero también es difícil ignorar el hecho de que "la ley de Moore está muerta" ha sido un refrán común durante muchos, muchos años. Y, sin embargo, aquí nos sentamos a 50 mil millones de transistores en un chip del tamaño de una uña.

El sucesor de FinFET: Gate-All-Around

En una publicación adjunta del blog de IBM Research, los ingenieros Julien Frougier y Dechao Guo desglosan algunos de los detalles involucrados en el hito de 2 nm. Según ellos, hubo algunos de los que ellos denominan "momentos" ¡Ajá! "" Para impulsarlos en su camino.
Como ya mencionamos, IBM publicó por primera vez la arquitectura de nanohojas Gate-All-Around (GAA) en 2017.

Dispositivos de nanohojas de 2 nm. Imagen de IBM.

IBM caracteriza a GAA como la sucesora de la tecnología de nanocables FinFET a la que a menudo se le atribuye haber llevado a la industria al nivel de 7 nm en primer lugar. Como se explica en un artículo de investigación publicado para el Simposio de 2017 sobre la recopilación de artículos técnicos sobre tecnología VLSI, la clave es la gran Weff, o ancho de transistor efectivo, que permite un "rendimiento electrostático y dinámico superior" en comparación con los FinFET escalados, incluso cuando se beneficia de "soluciones de aislamiento y umbral múltiples heredadas de las tecnologías FinFET".
Este cambio de nanocables a nanohojas fue uno de estos "¡Ajá!" momentos ". Otra fue la constatación de que la introducción de módulos espaciadores internos (elementos estructurales que "definen la longitud de puerta efectiva de los dispositivos GAA") en la arquitectura fue clave para reducir la capacitancia de puerta a fuente / drenaje.
Los autores también destacan el desarrollo de un dispositivo Multi-Vt (voltaje de umbral múltiple) que permite a los desarrolladores seleccionar el rendimiento necesario personalizando sus niveles de fuga.

"Hoja de galletas de alta tecnología" y otros términos amigables para los legos

Algo que puede destacar a los ingenieros a medida que esta noticia recorre el mundo es la accesibilidad del anuncio de IBM. La mayoría de los detalles sangrientos del lado técnico del avance llegaron en forma de la publicación de blog de IBM Research de Frougier y Guo.
Tanto el contexto como el lenguaje del comunicado de prensa y el video de IBM de esta mañana son mucho más amigables para los laicos que los asociados con avances anteriores. Desde el principio, el artículo de la sala de redacción de IBM da un paso atrás para afirmar que los semiconductores "desempeñan un papel fundamental" en tecnologías conocidas, pero amplias. En el video que lo acompaña, el narrador explica que las obleas semiconductoras son similares a una "bandeja de galletas de alta tecnología".
Incluso las aplicaciones citadas por IBM parecen diseñadas para hacer que esta noticia sea accesible al público en general. Probar las capacidades para permitir una vida útil de la batería de teléfonos celulares significativamente más larga y computadoras portátiles más rápidas está claramente destinado a hacer que este avance sea más fácil de identificar para los que no son ingenieros.

IBM Q System One, la computadora cuántica de "uso comercial" de IBM, utilizada como tótem de una aplicación de ejemplo. Captura de pantalla de IBM

Esto podría ser un intento intencional de IBM para lograr una mayor aceptación pública de sus esfuerzos. Al llegar y, en última instancia, educar al usuario de tecnología promedio, IBM está cambiando de manera efectiva la forma en que hablamos sobre el mundo profundamente complejo de la investigación de semiconductores.
Si le hubieras dicho a Gordon Moore en 1965 que la tecnología de transistores estaría en la portada de una revista de aficionados como PC Gamer, probablemente se habría desconcertado (y no solo porque las PC para juegos solo se convertirían en la corriente principal en la década de 1980). Es muy posible que estemos presenciando un cambio cultural que acerque el mundo de las EE a la vanguardia de la conciencia pública como nunca antes.