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Desarrollan los primeros ICs de señales mixtas basados en nanotubos de carbono

Los Circuitos Integrados (ICs) creados por investigadores del MIT afirman que estos dispositivos integran RRAM 3D y están trabajados con una técnica de autocuración que elimina todos aquellos nanotubos de metal que afectan al circuito analógico.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) presentaron el primer circuito integrado de señales mixtas que combina una memoria RRAM 3D y su estructura está creada a partir de nanotubos de carbono, el cual fue diseñado con una técnica de autocuración que permite eliminar los nanotubos de metal que afectan la funcionalidad de estas arquitecturas.

   

En un informe publicado por la revista IEEE Spectrum se explica que el prototipo mostrado por los académicos del MIT tiene una gran particularidad en comparación con anteriores dispositivos desarrollados con nanotubos de carbono, y es que estos realmente están compuestos en su totalidad por nanotubos de carbono, mientras que la mayoría de los circuitos que han sido creados a lo largo de todos estos años contienen nanotubos metálicos que no cumplen con las especificaciones de semiconductores.

Para entender lo anterior, la inclusión de nanotubos metálicos que fungen como elementos semiconductores tienden a inyectar ruido al sistema, algo que debe ser manejado aplicando métodos de diseño digital para compensar lo que el circuito analógico produce.

A menudo, esto genera una “toxicidad” electrónica que puede afectar el funcionamiento de los nanotubos de carbono, y tal como fue corroborado durante la demostración de los dispositivos en el pasado Congreso Internacional de la IEEE sobre Circuitos de Estado Sólido 2019, llevado a cabo del 17 al 21 de febrero en San Francisco (California), el Dr. Aya G. Amer, líder de este proyecto y catedrático del MIT, sostuvo que la técnica con la que diseñaron estos nuevos circuitos integrados evita generar esa toxicidad inherente a la inclusión de nanotubos metálicos. “Un solo nanotubo metálico en un amplificador provoca la falla completa del sistema”, explicó Aya G.

La clave de su diseño radica en la implementación de transistores tridimensionales de efecto campo construidos con nanotubos de carbono (CNTFET), considerada como la alternativa más viable para reemplazar a los semiconductores complementarios de óxido-metal (CMOS).

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Además de estos transistores 3D de nanotubos de carbono, el circuito de señales mixtas creado por los investigadores, implementa una memoria resistiva RRAM, otro componente que ha fijado los cimientos para la siguiente era de las supercomputadoras que funcionan con nanotubos de carbono.

Proceso de diseño y desarrollo del circuito de señales mixtas basado en nanotubos de carbono.
   

Como parte del proceso de desarrollo, los ingenieros depositaron nanotubos de carbono en una capa de circuitos de silicio ya producidos, el cual utilizan como plantilla para formar posteriormente los transistores y sus respectivas interconexiones.

A continuación, la construcción de la RRAM se inicia sobre estas capas tal como si se apilara, algo que no se logra con las técnicas convencionales para crear circuitos de silicio, ya que las temperaturas que alcanza el sistema durante proceso pueden destruir esas interconexiones y también derrumbar el apilamiento de los otros componentes.

Los científicos del MIT también han aclarado que esto tampoco puede ser logrado aplicando las técnicas para crear los chips 3D de silicio, ya que esos sistemas tienen una capacidad limitada para las conexiones verticales, mientras que las estructuras basadas en nanotubos de carbono y su método de integración hasta ahora puede soportar mayores cotas, incluyendo interconexiones verticales con el método Stanford –MIT para hacerla miles de veces más densa, lo que aumenta el ancho de banda entre las capas.

Los resultados de esta particular tecnología han sido tales, que la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa de los Estados (DARPA), ha mostrado su interés con una partida presupuestal de 61 millones de dólares para retroalimentar el trabajo de los investigadores a fin de que se acelere el desarrollo de proceso de manufactura que requerirán estos dispositivos para su producción en masa, para lo cual ya planean acondicionar la fábrica de semiconductores SkyWater Technology Foundry, localizada en Bloomington, Minnesota.

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