IBM invertirá en desarrollo de chips para enfrentar retos en sistemas Cloud y Big Data

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IBM anunció hoy que invertirá USD 3 mil millones durante los próximos cinco años en dos amplios programas de investigación y desarrollo para sobrepasar los límites de la tecnología actual de chips, con el objetivo de satisfacer la emergente demanda de la computación en Cloud y los sistemas Big Data.

El primer programa de investigación está destinado a la llamada tecnología de silicio “7 nanómetros y más allá”, que abordará los graves desafíos físicos que amenazan las técnicas de escalabilidad de los semiconductores actuales y se consideran un obstáculo para la fabricación de estos chips. El segundo programa se dedica al desarrollo de tecnologías alternativas para chips de la era post-silicio al emplear enfoques diferentes, considerados necesarios por los científicos de IBM y otros expertos en vista de las limitaciones físicas de los semiconductores de silicio.

Tecnología de 7 nanómetros y más allá
Los investigadores de IBM y otros expertos en semiconductores predicen que, si bien presentan desafíos, los semiconductores muestran la promesa de progresar desde la escala de 22 nanómetros (nm) de hoy a los 14 nm y luego 10 nm en los próximos años. Sin embargo, para llevar su escala a los 7 nm y tal vez a menores dimensiones para fines de la década se requerirán inversiones e innovaciones significativas en arquitecturas de semiconductores, además de la invención de nuevas herramientas y técnicas de fabricación.

El puente hacia una era “Post-Silicio”
Los transistores de silicio, diminutos conmutadores que transmiten información en un chip, se han vuelto año tras año cada vez más pequeños, pero están llegando a un punto de limitación física. Sus dimensiones cada vez menores, que ahora llegan a la nanoescala, impedirán mejoras de desempeño debido a la naturaleza del silicio y las leyes de la física. Dentro de unas pocas generaciones más, la escalabilidad y reducción clásicas ya no generarán beneficios en la misma magnitud en términos de procesador relacionados con menor energía, menor costo y mayor velocidad a los que la industria está acostumbrada.

Computación cuántica
La partícula de información más básica que una computadora típica puede comprender es un bit. Así como una luz puede encenderse o apagarse, un bit puede tener sólo uno de dos valores: “1” ó “0”. En el caso del bit cuántico o “qubit”, puede tener un valor de “1” ó “0”, además de ambos valores al mismo tiempo. Esta propiedad, conocida como superposición, es lo que permite a las computadoras cuánticas realizar millones de cálculos al mismo tiempo.

Las propiedades especiales de los qubits permitirán a las computadoras cuánticas filtrar millones de soluciones al mismo tiempo, mientras que las PCs de escritorio tendrán que considerarlas de una a la vez.

Computación neurosináptica
Reuniendo la nanociencia, neurociencia y supercomputación, IBM y universidades asociadas desarrollaron un ecosistema de principio a fin que incluye una arquitectura novedosa, distinta del paradigma de Von Neumann, un nuevo lenguaje de programación, así como aplicaciones. Esta novedosa tecnología permite sistemas de cómputo que emulan la eficiencia computacional del cerebro, su tamaño y consumo de energía. El objetivo de largo plazo de IBM es construir un sistema neurosináptico con 10 mil millones de neuronas y cien mil millones de sinapsis, todo con un consumo de tan sólo un kilowatt de energía y en un espacio de menos de dos litros de volumen.

Fotónica de silicio
IBM es pionero desde hace más de 12 años en el área de fotónica de silicio integral CMOS, una tecnología que integra funciones para comunicaciones ópticas en un chip de silicio, y el equipo IBM recientemente diseñó y fabricó el primer transductor del mundo basado en fotónica de silicio monolítico, con multiplexión de división de longitud de onda. Dichos transductores utilizarán la luz para transmitir datos entre distintos componentes en un sistema de computación a altas velocidades de datos, bajo costo y con eficiencia de energía.

Nanotubos de carbono
Los investigadores de IBM están trabajando en el área de electrónica de nanotubos de carbono (CNT) y explorando si los CNT pueden reemplazar al silicio, más allá del nodo de 7 nm. Como parte de sus actividades para desarrollar circuitos CMOS VLSI basado sobre nanotubos de carbono, IBM demostró recientemente –por primera vez en el mundo- compuertas CMOS NAND de dos vías que utilizan transistores de nanotubos de carbono de longitud de compuerta de 50 nm.

IBM también demostró la capacidad de purificar los nanotubos de carbono a 99.99%, las purezas más altas (verificadas) demostradas a la fecha, y transistores a una longitud de canal de 10 nm que muestran que no hay degradación debido a escalamiento; esto es inigualable por cualquier otro sistema de material a la fecha.

Grafeno
El grafeno es una sustancia formada de carbono puro en forma de una lámina de un átomo de espesor. Es un conductor excelente del calor y la electricidad, y también es notablemente fuerte y flexible. Los electrones pueden moverse en el grafeno hasta 10 veces más rápido que en los materiales semiconductores utilizados generalmente, como silicio y silicio germanio. Por sus características, ofrece la posibilidad de construir transistores de conmutación más veloz de lo que era posible obtener con semiconductores convencionales, particularmente para aplicaciones en el negocio de terminales de comunicaciones inalámbricas, donde será un conmutador más eficiente que los que se usan en la actualidad.

Recientemente, en 2013, IBM demostró el primer frente de receptor de circuito integrado basado en grafeno para comunicaciones inalámbricas. El circuito constaba de un amplificador de dos etapas y un conversor hacia abajo que funciona a 4.3 GHz.

Fuente y Foto: IBM

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