Intel elige un centro vasco para desarrollar una nueva generación de microprocesadores

El ritmo incesante al que avanzan las tecnologías digitales requiere de ordenadores, móviles y servidores con prestaciones cada vez más avanzadas. E Intel, un gigante de la producción de microprocesadores, explora continuamente nuevas vías para que sus productos sean más rápidos y eficientes que los actuales. La compañía ha elegido el centro NanoGune, ubicado en San Sebastián, para investigar el uso de una tecnología novedosa en el desarrollo de los chips. El proyecto prevé aplicar los atributos de la espintrónica, una rama de la física que explota una propiedad cuántica de los electrones (el espín). El instituto vasco trabajará para Intel hasta 2022, en colaboración con una universidad de EE UU (que participa con dos grupos distintos) y un centro de investigación francés.

Para producir los procesadores, los grandes fabricantes como Intel utilizan desde hace casi cuatro décadas una tecnología llamada CMOS. La estrategia empleada hasta hoy para mejorar progresivamente las prestaciones de estos chips ha sido miniaturizar cada vez más su elemento básico, que son los transistores. Se trata de la aplicación de la conocida como Ley de Moore, teorizada por uno de los fundadores de Intel, que supone que el número de transistores en un procesador se duplique cada dos años. La tecnología CMOS “hasta el momento ha sido muy exitosa y ha funcionado bien”, explica Fèlix Casanova, el investigador del centro Nanogune que lidera el equipo implicado en el proyecto de Intel. Pero ahora, asegura, “está llegando al límite”.

Uno de los problemas principales de los microprocesadores actuales es que, al ser muy pequeños, sus circuitos internos tienden a sobrecalentarse, lo que supone una mayor pérdida de energía, continúa Casanova. Y este desperdicio, añade, es un problema cada vez más grande si se tiene en cuenta que la transmisión digital de datos podría representar el 20% del consumo mundial de electricidad para 2030, según calcula un estudio publicado en Challenges. El otro gran inconveniente, agrega el investigador, es que la reducción del tamaño de los transistores ya está alcanzando las fronteras de la mecánica clásica. “Llega un momento en que la manera en la que los electrones se controlan dentro del transistor ya no funciona, porque empiezan a dominar las leyes de la cuántica”, explica.

A través de su programa de investigación Intel University Research, la multinacional estadounidense busca identificar nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia de los microprocesadores en colaboración con el mundo académico. Una de las vías exploradas es la rama de la espintrónica, que aprovecha una propiedad peculiar de los electrones, llamada espín, no tomada en cuenta en la física clásica. Casanova explica que la explotación de esta característica en algunos materiales magnéticos permitiría diseñar chips en los que se incorporan tanto la unidad de almacenamiento de la información necesaria para la computación como la que ejecuta las operaciones lógicas.

De esta manera, el procesamiento sería más rápido que en el actualidad, ya que en las computadoras de hoy día las dos fases se cumplen en sitios distintos (el almacenamiento de la información, en la RAM o en el disco duro; las operaciones, en el microprocesador). “Intel calcula que así se obtendría un mejor rendimiento con menos energía, porque todo estaría en el mismo circuito”, explica Casanova. La idea está recogida en un artículo publicado el pasado diciembre en Nature por un equipo de investigadores de la multinacional y de la Universidad de Berkeley (California).

El reto de conseguir materiales adecuados

Ahora el reto es identificar materiales que permitan aplicar esta tecnología, denominada MESO (acrónimo de Magnetoelectric Spin-Orbit), en un microprocesador real, porque los que existen actualmente “no son suficientemente buenos para ello”, asegura Casanova. Y esa es la misión actual de su equipo, formado por otras cinco personas de distintas nacionalidades. Entre los materiales más prometedores, el investigador indica los aislantes topológicos, descubiertos recientemente. Estos elementos se comportan como conductores en la superficie y como aislantes en el interior.

Casanova, que trabaja en el campo de la espintrónica desde hace una década, tuvo su primer contacto con Intel durante un congreso celebrado en 2015 en Hong Kong, según cuenta. Tras un periodo de colaboración informal, el centro Nanogune (asociación privada sin ánimo de lucro impulsada por el Gobierno Vasco) firmó un primer acuerdo con la compañía en 2017. Meses después, Intel agregó al proyecto otros grupos de investigación.

Este mes, la multinacional formalizó la constitución de un consorcio que integra el equipo del instituto donostiarra junto a dos grupos de la Universidad de Berkeley y uno del centro francés CNRS/Thalès, fundado por el físico Albert Fert, premio Nobel en 2007 por sus descubrimientos en el campo de la espintrónica. Intel ha financiado el centro Nanogune con 650.000 dólares, con los que el instituto ha podido contratar a los miembros del equipo de Casanova. El proyecto terminará en 2022, y su objetivo “es conseguir en ese plazo un prototipo que funcione”, asegura el investigador, quien precisa que es muy difícil saber ahora cuándo esta nueva tecnología pueda estar lista para el mercado.

“En el futuro la computación necesitará una nueva tecnología revolucionaria para realizar un salto sustancial en términos de eficiencia energética” asegura en un vídeo grabado el pasado enero Ian Young, directivo de Intel encargado por la multinacional de la coordinación del consorcio. “Y nuestro trabajo junto al centro Nanogune puede jugar un papel importante en esta revolución”, añade. “Para nuestro grupo es una gran suerte y honor que un gigante como Intel crea que la investigación que estamos teniendo es interesante. De algún modo es una prueba de que la ciencia básica siempre puede ser útil para desarrollar una aplicación real”, concluye Casanova.