Electrónica inspirada en el origami para ampliar la ley de Moore
La ley de Moore es un principio en el ámbito de la electrónica desde hace casi sesenta años. Afirma que el número de transistores de un chip informático se duplicará cada dos años, sin que el coste de producción del chip aumente mucho. Sin embargo, dicha norma de escalado se está acercando a sus límites económicos y físicos. El apilamiento de transistores es una solución prometedora para el futuro, con transistores colocados en tres dimensiones unos encima de otros. Sin embargo, los sistemas actuales se enfrentan a sus propias restricciones, como una vida útil corta y un límite en el número de capas que pueden apilarse. En el proyecto ORIGENAL, financiado con fondos europeos, los investigadores desarrollaron un nuevo concepto de embalaje tridimensional para transistores, inspirado en el origami, la antigua técnica japonesa de doblar papel para crear arte. El nuevo método utiliza transistores incorporados a una fina lámina que puede doblarse y moldearse para crear estructuras tridimensionales mediante una novedosa herramienta de plegado. Con esta técnica se pueden apilar miles de capas, lo cual podría prolongar la ley de Moore unas décadas más.
Electrónica inspirada en el origami
La idea original de la integración tridimensional densa de transistores se inspiró en los condensadores electrolíticos, que son esencialmente láminas enrolladas que crean una forma cilíndrica final. «Se trata de un método muy sencillo, rápido y eficaz para pasar de dos a tres dimensiones», explica Daniel Neumaier, catedrático de Sistemas de Sensores Inteligentes de la Universidad de Wuppertal. El reto de utilizar este método para circuitos electrónicos surgió con las interconexiones perpendiculares a la lámina. «Con el enrollado, siempre se tiene la dificultad de que el diámetro cambia continuamente, lo cual dificulta mucho las interconexiones», afirma Neumaier, coordinador del proyecto ORIGENAL. Así que el equipo empezó a considerar otros métodos de plegado, como el origami, y evaluó máquinas y procesos existentes en distintos ámbitos, como la electrónica flexible, la fotovoltaica de película fina y el envasado de alimentos, donde se manipulan láminas finas. «Respecto a las interconexiones, estábamos explorando procesos para la fabricación de la vía de lámina y la alineación de las distintas rebanadas», explica Neumaier. «Todo ello dio como resultado el diseño conceptual de la herramienta plegable».
Desarrollo de un transistor de película fina
A través del proyecto, el equipo también desarrolló una tecnología de transistores de película fina (TFT, por sus siglas en inglés) sobre un sustrato mecánico de lámina flexible basado en semiconductores 2D. «La tecnología TFT desarrollada ya se considera una solución prometedora para futuros dispositivos lógicos por la industria de semiconductores, en toda Europa y también a nivel mundial», añade Neumaier. «Como estamos bien conectados con las principales empresas de semiconductores de Europa, los conocimientos y la experiencia se difundieron adecuadamente», añade.
Alteración del ámbito de la informática lógica
Aunque la tecnología podría prolongar la ley de Moore en un futuro lejano, desarrollarla y llevarla al mercado llevará tiempo. «Introducir en el mercado un planteamiento tan disruptivo para los dispositivos lógicos es una apuesta bastante arriesgada y requerirá importantes iniciativas de investigación para poder competir con las soluciones existentes», señala Neumaier. A corto plazo, el equipo está estudiando la posibilidad de utilizar dispositivos de sensores flexibles, donde los distintos componentes del sistema de sensores se realizan en láminas individuales y se apilan para formar el sistema final. «Dicho método nos permitirá utilizar la mejor tecnología disponible para cada componente, y el reto técnico para el apilamiento es limitado, ya que aquí no hay que apilar miles, sino solo unas pocas capas», afirma Neumaier.
Palabras clave
ORIGENAL, origami, electrónica, ordenador, chip, ley de Moore, transistores, plegado, lógica computacional