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Reportaje:TECNOLOGÍA

Los fabricantes de chips basan el progreso informático en el empleo de nanotecnología

Aplicar la ciencia de lo diminuto permitirá crear ordenadores y otros dispositivos electrónicos más potentes y de menor consumo. El potencial de negocio a generar en los semiconductores asciende a 318.000 millones de euros

Lo pequeño puede ser bonito, bueno y barato. Es lo que piensan los principales fabricantes de chips y otros componentes informáticos, que están adoptando la nanotecnología para obtener productos más potentes, económicos y de menor consumo.

La nanotecnología es la habilidad de crear, manipular y usar materiales, aparatos y sistemas que tengan nuevas propiedades y funciones debido al pequeño tamaño de sus estructuras. Unas formas que se miden en nanómetros (la milmillonésima parte del metro).

Por ahora, la fabricación de semiconductores ha cumplido con las expectativas de la Ley de Moore, que dice que cada 18 meses se duplica el número de transistores que se integra en los chips. Pero las leyes físicas pueden limitar la vida del silicio, el material empleado en los microprocesadores, a 10 o 15 años, aunque algunos expertos expanden sus posibilidades a 50 años más.

Para evitar que la ley caduque, la industria ha echado mano de la nanoelectrónica, una rama de la nanotecnología. También busca sustitutos al silicio, como los nanotubos de carbono. Si se demuestra su viabilidad, IBM piensa reconvertir algunas de sus plantas para fabricar chips con nanotubos dentro de tres años. De momento, Intel espera producir en 2003 productos de comunicaciones avanzados con procesos de 90 nanómetros. Pero con silicio.

La tecnología aplicada al desarrollo de semiconductores tiene un gran potencial de negocio: según el investigador Robert Doering, de Texas Instruments, puede ascender a 318.000 millones de euros. Hay que tener en cuenta que el coste de construir una planta para fabricar nuevos chips se está encareciendo: la organización International Technology Roadmap for Semiconductores calcula que pasará de los 2.000 millones de euros en el año 2001 a los 5.000 millones de euros en 2008. El beneficio de la nanotecnología es amplio. Grandes fabricantes como IBM, Hewlett-Packard o Fujitsu se afanan por construir sistemas de almacenamiento ultradensos; Samsung, monitores con nanotubos.

¿Por qué no escribir los 24 volúmenes de la Enciclopedia Británica en la cabeza de una aguja? Richard Feynman, premio Nobel de Física y visionario de la nanociencia, ya se lo planteó en 1959. Misión imposible entonces, ya nadie piensa que sea una locura. Y menos desde la introducción de la nanoelectrónica (como se denomina al empleo de nanotecnología en electrónica).

La nanoelectrónica comienza a mover grandes inversiones en investigación, pero todavía no está generalizada en la producción. La industria se lo toma con calma pero, como la patronal norteamericana Semiconductor Industry Association, aplaude los planes del gobierno de EE UU, el país que más se ha volcado económicamente en las nanotecnologías.

Reemplazar el silicio con el que están hechos los chips es, por ahora, complicado. 'Los chips CMOS (semiconductores complementarios de metal óxido) se continuarán usando dentro de 50 años', afirmó James Meindl, gurú de la Universidad Georgia Tech en unas jornadas celebradas en el Centro Nacional de Microelectrónica.

Construir un microprocesador es muy complejo: se necesitan 300 pasos. Los semiconductores integran millones de transistores y componentes que miden, en la actualidad, entre 130 y 180 nanómetros. La dificultad está en bajar de los 100 nanómetros, porque a partir de ahí la materia se comporta de manera distinta, dicen los investigadores.

La investigación no cesa. Científicos de la Universidad de Princeton, en EE UU, han anunciado una nueva técnica que permite incrementar la densidad de los transistores reduciendo drásticamente el tiempo de impresión de los chips utilizando silicio.

En octubre pasado Bell Labs creó un transistor de tamaño molecular (unos pocos nanómetros); IBM va a la zaga y acaba de construir otros transistores ultrarrápidos basados en nanotubos de carbono. El carbono es uno de las grandes esperanzas, aunque también se trabaja en informática cuántica. ¿Se podrán utilizar las mismas plantas? ¿Serán los nanotubos viables comercialmente?

Intel, como otros grandes fabricantes de chips, utiliza la nanotecnología para mejorar parte de sus procesos de producción. La próxima generación de la línea Pentium4 (con nombre clave Prescott) usará la técnica de producción de 90 nanómetros, la misma que utilizará para crear productos de comunicaciones.

Conseguir transistores y otros componentes más pequeños y potentes exige el empleo de nuevas técnicas y equipos de producción. Según Ramón Compañó, responsable de nanotecnologías de la Comisión Europea, se está invirtiendo en sistemas tan prometedores como el printing para imprimir circuitos electrónicos. La litografía es el proceso tradicional.Intel ha desarrollado la herramienta EUV (litrografía ultravioleta extrema), que permitirá construir chips con velocidades superiores a los 10 GHz; el más veloz alcanza ahora los 2,4 GHz.

Apuesta europea

En Europa, el VI Programa Marco 2002-2006 de investigación tiene la nanotecnología como una de las áreas prioritarias de actuación, con 1.300 millones de euros de inversión, en especial para tecnologías de la información y nuevos materiales. En el ámbito privado, el grupo franco-italiano STMicroelectronics, el norteamericano Motorola y el holandés Philips invertirán 1.596 millones de euros en un centro de investigación común en semiconductores en Crolles, Francia.

Francesc Pérez Murano, del grupo de nanotecnología del Instituto de Microelectrónica del CSIC, considera que para crear productos de interés industrial o comercial es necesario combinar la nanotecnología con componentes microelectrónicos. Idea que ponen en práctica en el proyecto europeo del sensor Biofinger, un dedo nanométrico (una punta de silicio) que permitirá detectar muy rápidamente virus u otras moléculas en cantidades muy bajas.

Otras muestras de que la nanotecnología tiene futuro, no sólo en el campo de los chips: Fujitsu ha desarrollado el sistema Nano Cubic, que permitirá almacenar en cintas magnéticas 1 terabyte de información (unas 200 películas). IBM ya dispone del prototipo Millipede (es un sistema microelectromecánico o MEMS), que será capaz de almacenar varios gigabytes a un bajo precio; Intel trabaja en Ovonics, una memoria de material similar al de los CD-R, y Matrix Semiconductor ha desarrollado memorias tridimensionales que usará Thomson en sus productos.

En el ámbito de la imagen, Samsung espera comercializar en 2003 un monitor de 32 pulgadas construido con fibras de nanotubos. Será tan delgado como los de cristal líquido pero consumirá y costará mucho menos.

Una actividad de 2.000 millones de dólares tiene déficit de especialistas

Las nanotecnologías se han convertido en un negocio multimillonario. Pero faltan especialistas. CMP-Científica, consultora madrileña de nanotecnología, calcula que en todo el mundo se dedican unos 2.000 millones de dólares al año a investigación, desarrollo y fabricación de nuevos materiales e instrumentos nanotecnológicos. La industria relacionada agrupa, según la misma fuente, a unas 455 empresas de todo el mundo que investigan y producen componentes nanométricos en áreas como la electrónica, biotecnología, nuevos materiales, química o medicina. A pesar de las buenas perspectivas, no existe un gran número de profesionales especializados. Según Ramón Compañó, la nanotecnología es un área que puede ser muy atractiva para estudiar en las universidades 'porque requiere formación sólida en biología, química y física y otras disciplinas'. En la actualidad, CMP-Científica coordina la red europea Phantoms de grupos de investigación en nanotecnología (150 miembros, la cuarta parte españoles), NanoSpain y Nanotechnology Industry Exchanges, esta última creada para propiciar el intercambio de conocimiento entre industriales e investigadores, comenta Antonio Correia, responsable de estas redes. Recientemente se constituyó la European NanoBusiness Association, dedicada a promover la nanotecnología en Europa. Estados Unidos, con el ambicioso programa National Nanotechnology Initiative, es el país que más ha apostado por la nanotecnología: tan sólo durante el año 2003 invertirá 710 millones de dólares; Japón le va a la zaga, con un programa de 410 millones de dólares anuales; Taiwan ha invertido 290 millones de dólares en un centro de investigación, cuya apertura está prevista para julio: 100 científicos desarrollarán nanomateriales y nanoelectrónica. España, una miseria: medio millón de euros. El potencial del mercado es enorme. Lo huele la NanoBusiness Alliance, un lobby estadounidense que ha nombrado como presidente a Newt Gingrich, el antiguo portavoz del Congreso norteamericano. Los ejércitos serán grandes consumidores: el MIT ha sido designado para crear el Institute for Nanosoldier Technologies, un centro donde 150 especialistas investigarán en nuevos materiales para crear uniformes resistentes a balas y otros equipos sofisticados que equiparán al soldado del siglo XXI.

IBM Millipede, memoria ultradensa para móviles y videocámaras

Descargarse a un teléfono móvil un vídeo de cierta longitud o la discografía completa de los Beatles no es sólo un problema de ancho de banda. También de capacidad de almacenamiento. IBM está trabajando en el sistema Millipede, una memoria que podrá almacenar en un centímetro cuadrado 160 gigabytes de información. A finales de año, los investigadores probarán un prototipo capaz de guardar, leer y borrar datos en una capa de polímero en la que se harán millones de agujeritos del tamaño de unos pocos nanómetros, señala a Ciberp@ís Peter Vettiger, responsable del proyecto Millipede en los laboratorios de IBM en Zúrich. Esta elevada capacidad de almacenamiento será muy útil en los terminales de telefonía móvil de tercera generación, cámaras digitales y ordenadores de bolsillo, donde el ahorro de espacio y peso es crucial. 'No se puede poner un sistema de almacenamiento magnético equiparable al Millipede en un teléfono móvil, sería más grande que el propio terminal', afirma Vettiger. IBM espera lanzar comercialmente el producto en el año 2005. Estas memorias de muy alta densidad se podrán fabricar en las plantas tradicionales, aunque se deberán modificar los procesos microelectrónicos, dice Vettiger. El prototipo permitirá comprobar que el sistema funciona y es capaz de estar conectado a un ordenador. Por ahora, esta tecnología no está pensada para ser utilizada en los procesadores de los ordenadores, aunque 'estamos pensando en añadirles a estas memorias algunas funciones lógicas y de preproceso de información'. Más adelante, piensan introducir Millipede inteligentes con nuevas funcionalidades como el procesamiento integrado o el reconocimiento de patrones en sistemas de visión por computador. La idea de IBM es conseguir un almacenamiento muy barato, 'como los CD actuales'. Pero IBM no está sola en la carrera del almacenamiento: Hewlett-Packard, Hitachi y Samsung son algunas de las compañías que también trabajan en ello.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Jueves, 27 de junio de 2002

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