Reportaje - Transistores más veloces conducen a más seguridad y protección
No obstante, tales aplicaciones precisan del uso de una electrónica que funcione a una radiofrecuencia más alta que nunca, por lo que quedan a la espera de que se desarrollen microchips más rápidos. Por medio del proyecto financiado con fondos europeos DotFive («Hacia una tecnología bipolar de heterounión de silicio-germanio de 0,5 terahercios») se han desarrollado transistores más rápidos que sentarán las bases de las nuevas tecnologías referidas. Un incremento en la velocidad de funcionamiento de los circuitos microelectrónicos daría lugar a aplicaciones en ámbitos nuevos, como comunicaciones inalámbricas de alta velocidad, sistemas anticolisión para automóviles y escáneres no invasivos de seguridad dotados de imagen en alta definición. Pero unos microcircuitos que funcionen a más de 100 GHz (indispensables para las aplicaciones mencionadas) deben ir acompañados necesariamente de transistores que funcionen al triple de esa velocidad. Esta es la razón de ser del proyecto DotFive, de tres años de duración, pues pretende diseñar «transistores bipolares de heterounión» (HBT) que permitan alcanzar los 500 gigahercios (es decir, 0,5 terahercios). El objetivo marcado implicaba duplicar la frecuencia existente en el estado de la técnica en el momento en el que se presentó el proyecto .«Y ciertamente cumplimos el objetivo», aseguró el coordinador del proyecto, Gilles Thomas, de STMicroelectronics (Francia). El consorcio encargado del proyecto incluye cuatro entidades tecnológicas, concretamente dos empresas (Infineon y STMicroelectronics) y dos institutos de investigación. Para más detalles sobre los socios, consúltese el registro de datos del proyecto DotFive en CORDIS . Todos los socios lograron progresos sustanciales. Los dos institutos de investigación han producido transistores que funcionan a la velocidad propuesta, siendo IHP Microelectronics GmbH (Alemania) la que ha logrado los mejores resultados hasta ahora. El equipo de DotFive acometió la labor desde distintos ángulos. Por un lado se trabajó en un desarrollo a partir de arquitecturas ya existentes, y por otro se probaron arquitecturas pioneras. En palabras de Gilles Thomas: «La arquitectura más satisfactoria es la que minimiza la mayor parte de los "efectos parásitos" en el transistor (tales como capacitancias, resistencias y resistencia de acceso) y la que presenta la mejor "autoalineación" de la base, el emisor y el colector.» Un trabajo conjunto Así pues, uno de los logros más destacados del proyecto fue conseguir que todos los socios aplicasen la misma metodología, la misma técnica de caracterización eléctrica y las mismas técnicas de modelización para que los resultados de cada uno fuesen comparables .«Para poder funcionar a las velocidades que manejábamos, teníamos que comprender factores nunca antes abordados, y también los mecanismos físicos que motivaban sus efectos», explicó Thomas. «Sin colaboración esto no sería posible.» El tipo de desarrollo tecnológico realizado en DotFive es precompetitivo, añadió. Los equipos compartieron sus plataformas de diseño asistido por ordenador (CAD), sus técnicas de medición, sus parámetros modelo y algunas tareas de procesamiento de datos. Tal y como ocurrió cuando se concertó el estándar GSM para teléfonos móviles, aunque las empresas dedicadas a una nueva tecnología sean competidoras entre sí en el ámbito de los productos, es necesario que colaboren para consensuar la tecnología básica y los estándares y desarrollarlos. Thomas aseguró que Europa es el principal productor de este tipo de tecnología. «Nosotros establecimos el plan de trabajo para el desarrollo de la tecnología de radiofrecuencia, así que nos conviene cooperar para mantener el liderazgo.» Este es uno de los motivos por los que la Unión Europea aportó una financiación de 9,7 millones de euros al presupuesto total del proyecto, que ascendió a 14,74 millones de euros. «Para fabricar los productos que expandirán el mercado dentro de cinco años tenemos que comunicarnos ahora», adujo. Resultados en la producción comercial «Por lo que se refiere a la comercialización», añadió Thomas, «nos propusimos completar tres ciclos de aprendizaje, con una mejora incremental del diseño, el proceso y las herramientas, a lo largo de los tres años de duración del proyecto ».Los resultados del primer ciclo, correspondiente al primer año, ya se han integrado en los diseños de circuitos actualmente en preparación, y suponen un incremento en las velocidades de los circuitos de 77 GHz a 120 GHz .«En este momento nos encontramos en la fase de selección de los resultados del tercer ciclo», informó Thomas. Los prototipos de radar creados funcionan a 140 GHz. «Este proyecto ha dado lugar a una nueva generación de radares para automóviles», destacó Thomas. Además de la banda de 77 GHz asignada conforme a los estándares internacionales, los responsables del proyecto prevén la apertura de una nueva banda de 120 GHz para radares de mayor alcance. «También nos proponemos desarrollar sistemas de imagen utilizando ondas milimétricas», señaló. Éstas se encuentran por encima del rango de los 100 GHz, entre las microondas y la radiación infrarroja. Tales sistemas de imagen resultarían de utilidad para la seguridad pública, puesto que supondrían una mejora de los escáneres de seguridad. «Hoy en día ya existen sistemas así, pero son caros, aparatosos y consumen mucha electricidad», aseveró, ya que están construidos con componentes discretos, no con microcircuitos. Y al no contar con componentes integrados, no se pueden ensamblar en grandes series, por lo que su resolución es baja. «En el caso de los escáneres, si logramos la miniaturización y la integración de nuestros nuevos componentes de alta velocidad sobre silicio», indicó Thomas, «será como pasar de las computadoras de la década de 1950, que ocupaban una sala y precisaban de refrigeración, a los ordenadores personales». Las distintas entidades asociadas al proyecto han optado por caminos distintos para comercializar sus productos. Habiendo ya establecido las tecnologías básicas, ahora la labor pasa de la investigación pura al desarrollo comercial. «Ahora hemos emprendido un nuevo proyecto, financiado por el programa Eureka y denominado cluster Catrene , que está dedicado a la microelectrónica y en el que se desarrollará una tecnología BiCMOS basada en HBT de 500 GHz así como CMOS digital para producción industrial», informó Thomas. Estos avances permitirían integrar en el mismo chip los componentes de radiofrecuencia y los mecanismos de procesamiento de imagen digital. Se espera que unos microcircuitos tan revolucionarios permitan prolongar el éxito de Europa en estos mercados y cambien la vida de los ciudadanos por medio de aplicaciones radicalmente nuevas. DotFive fue financiado por el Séptimo Programa Marco de la UE (7PM), en virtud del subprograma de TIC y la línea presupuestaria «Componentes de nanoelectrónica e integración de electrónica de nueva generación». Enlaces útiles: - proyecto DotFive - registro de datos del proyecto DotFive en CORDIS - investigación sobre nanoelectrónica en CORDIS - Séptimo Programa Marco - programa Eureka - «Cluster para la Aplicación e Investigación Tecnológica en Europa sobre Nanoelectrónica» Artículos relacionados: - vídeo sobre DotFive - «Internet de la automoción, de la teoría a la realidad» - «De camino a sistemas integrados de seguridad en vehículos» - «Rumbo al futuro de las TIC de a bordo» - Alertas informáticas para los conductores