La carrera por fabricar procesadores cada vez más pequeños y eficientes continúa acelerándose. Mientras fabricantes como TSMC y Samsung ya producen chips de 2 nanómetros, IBM ha dado a conocer un nuevo avance de investigación que apunta todavía más lejos: la primera tecnología de fabricación de chips por debajo de 1 nanómetro.
El anuncio representa un importante hito científico para la industria de los semiconductores, aunque la propia compañía reconoce que todavía pasarán varios años antes de que esta tecnología pueda utilizarse en productos comerciales.
Basado en un proceso de 0,7 nanómetros (7 angstroms) y una nueva arquitectura denominada Nanostack, el diseño promete aumentar significativamente la densidad de transistores, mejorar el rendimiento y reducir el consumo energético respecto a las generaciones actuales.
IBM da un nuevo paso en la miniaturización de los chips
La reducción del tamaño de fabricación ha sido durante décadas uno de los principales motores de evolución de la informática.
Cada nueva generación permite integrar un mayor número de transistores en la misma superficie, lo que normalmente se traduce en más rendimiento, mayor eficiencia energética y procesadores capaces de ejecutar cargas de trabajo mucho más complejas.
Con su nuevo desarrollo, IBM afirma haber creado la primera tecnología de fabricación inferior a un nanómetro, superando el límite que hasta hace poco parecía inalcanzable.
Eso sí, la empresa insiste en que se trata de un avance de laboratorio, no de un nodo de fabricación listo para llegar al mercado.
Nanostack: la nueva arquitectura de transistores
El elemento más innovador del proyecto es una arquitectura denominada Nanostack.
En lugar de distribuir los transistores únicamente sobre una superficie plana, este diseño apila verticalmente varias capas de transistores basados en nanosheets, organizándolos de forma escalonada para aprovechar mejor el espacio disponible.
Gracias a esta disposición tridimensional, es posible:
- Incrementar la densidad de transistores.
- Reducir las distancias internas de comunicación.
- Mejorar el rendimiento del chip.
- Disminuir el consumo energético.
Esta evolución continúa la tendencia de la industria hacia arquitecturas cada vez más tridimensionales, una estrategia considerada fundamental para seguir avanzando una vez que la miniaturización física comienza a acercarse a sus límites.
Hasta 100.000 millones de transistores en un chip del tamaño de una uña
Según IBM, la nueva tecnología permitiría integrar cerca de 100.000 millones de transistores en un chip con una superficie similar a la de una uña.
La compañía compara esta cifra con su diseño experimental de 2 nanómetros presentado en 2021, que alcanzaba aproximadamente 50.000 millones de transistores.
Esto supone casi duplicar la densidad de integración, uno de los indicadores más importantes en el desarrollo de nuevos procesadores.
Más rendimiento y un consumo mucho menor
IBM también ha compartido algunas estimaciones sobre las mejoras que podría ofrecer esta nueva arquitectura respecto a su anterior diseño de 2 nm.
Según la compañía, el nuevo proceso permitiría obtener:
- Hasta un 50 % más de rendimiento.
- Hasta un 70 % más de eficiencia energética.
- Un escalado de memoria SRAM cercano al 40 %.
Si estas cifras llegan a materializarse en productos comerciales, podrían tener un impacto significativo tanto en procesadores para centros de datos como en sistemas de inteligencia artificial, dispositivos móviles y ordenadores de alto rendimiento.
Un avance importante… pero todavía lejos del mercado
Aunque el anuncio resulta llamativo, conviene ponerlo en contexto.
IBM ya sorprendió a la industria en 2021 al presentar el primer diseño experimental de un chip de 2 nanómetros.
Cinco años después, esa tecnología todavía no se ha convertido en un proceso de fabricación ampliamente disponible.
Esto se debe, en gran medida, a que IBM ya no fabrica procesadores de forma comercial.
Hace años vendió su división de fabricación de semiconductores y, desde entonces, centra su actividad en investigación, desarrollo de propiedad intelectual y colaboración con otros fabricantes.
La fabricación dependerá de socios industriales
Para convertir esta tecnología en un producto real, IBM necesitará apoyarse en empresas especializadas en fabricación de chips.
En el caso de su tecnología de 2 nanómetros, la compañía colaboró con la empresa japonesa Rapidus, aunque ese proyecto todavía no ha dado lugar a una producción a gran escala.
Con el nuevo proceso subnanométrico ocurrirá algo similar.
La llegada al mercado dependerá de factores como:
- La disponibilidad de fábricas capaces de producir estos chips.
- La evolución de la litografía ultravioleta extrema (EUV).
- La mejora de los procesos de fabricación y del rendimiento por oblea (yield).
Estos aspectos suelen requerir varios años de desarrollo antes de que un nuevo nodo pueda utilizarse de forma rentable.
¿Cuándo podrían llegar los primeros chips por debajo de 1 nm?
IBM estima que esta tecnología podría comenzar a utilizarse en producción dentro de aproximadamente cinco años, siempre que el desarrollo industrial avance según lo previsto.
Esto significa que no veremos procesadores comerciales basados en este proceso en el corto plazo, pero sí representa un importante indicador de hacia dónde se dirige la industria de los semiconductores durante la próxima década.
Un hito de investigación que anticipa el futuro de la computación
El anuncio de IBM demuestra que la innovación en el diseño de semiconductores continúa avanzando incluso cuando la miniaturización tradicional se acerca a sus límites físicos. La combinación de nuevas arquitecturas tridimensionales como Nanostack y procesos inferiores a un nanómetro abre la puerta a procesadores mucho más densos, rápidos y eficientes.
Aunque todavía queda un largo camino hasta su producción comercial, este avance sitúa sobre la mesa una de las tecnologías que probablemente marcarán la próxima generación de chips para inteligencia artificial, centros de datos y computación de alto rendimiento, consolidando el papel de IBM como uno de los principales referentes en investigación de semiconductores.