XVI Carnaval de la Física: El primer nanoprocesador programable basado en circuitos lógicos implementados con transistores FET de nanocables

Biestable (flip-flop) tipo D (izda.) y demultiplexor (dcha.). (C) Nature.

El futuro de la microelectrónica es la nanoelectrónica. Se publica hoy en Nature la primera implementación de nanocircuitos electrónicos programables basados en nanocables de germanio y silicio. La intersección de dos nanocables se comporta como un transistor de efecto de campo (FET) que permite la implementación de puertas lógicas y circuitos combinacionales (los llamados NWFET por NanoWire FET). Los autores han fabricado una matriz de puertas programable (PGA) y han “programado” un circuito sumador con acarreo (SUM), un restador con acarreo (SUB), un multiplexador (MUX), un demultiplexador (DEMUX) y un circuito biestable (flip-flop síncrono tipo D). Por ahora la programación de estos circuitos es vía hardware, un proceso lento. El artículo técnico es Hao Yan et al., “Programmable nanowire circuits for nanoprocessors,” Nature 470: 240–244, 10 February 2011.



En la figura de arriba se muestra un modelo del transistor NWFET, con sus tres terminales: fuente (S), drenador (D) y puerta (G). Además se muestra una imagen por microscopio electrónico de un corte transversal del NWFET. El nanohilo tiene un núcleo de germanio (Ge) recubierto de silicio (Si) con un diámetro de 10 nm(nanómetros), rodeado de una capa dieléctrica triple Al2O3–ZrO2–Al2O3 (2 nm de Al2O3, 5 nm de ZrO2 y 5 nm de Al2O3). El nanoprocesador programable está formado por series de nanohilos (7 o 10 en las imágenes de arriba) en la que se puede programar un circuito lógico mediante un cruce adecuado de los nanohilos.

Los autores han implementado una matriz de submatrices de nanohilos (un trocito se muestra en la imagen de arriba, donde la submatriz está rodeada por un globo de líneas discontinuas) de tal forma que cada submatriz puede implementar un circuito lógico sencillo y las diferentes submatrices se pueden unir entre sí para formar un circuito más grande y más complejo. Los autores afirman que esta tecnología es escalable, lo que augura un futuro prometedor para esta nanotecnología.

Esta entrada es mi segunda participación en la “XVI edición do Entroido da Física,” organizado por María Loureiro en su blog Tecnoloxia.org. Anímate tú también y envía tu contribución al XVI Edición del Carnaval de la Física (el deadline es el 25 de febrero).