Nuevo transistor cuántico rompe el límite de Boltzmann para mayor eficiencia energética

Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong, la Universidad Nacional de Singapur, la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong han desarrollado un transistor de efecto de campo de túnel (TFET) con efectos cuánticos. Este nuevo diseño, según sus creadores, promete mejoras sustanciales en la eficiencia energética de la electrónica, superando un límite fundamental en la fabricación de chips.

La industria de los semiconductores ha enfrentado desafíos crecientes para mantener el ritmo de la Ley de Moore, con aproximaciones tradicionales que alcanzan límites físicos inherentes. Entre estos límites se encuentra el de Boltzmann, una barrera termodinámica que restringe la eficiencia del conmutado de los transistores.

El TFET propuesto utiliza nanomateriales bidimensionales para aprovechar el efecto de túnel cuántico. El prototipo, construido con bismuto semiconductor y seleniuro de indio mediante un proceso de deposición láser, ha demostrado la capacidad de superar el límite de Boltzmann. Alcanza un voltaje de puerta de 160mV a temperatura ambiente, una cifra significativamente inferior a los 800mV requeridos por los transistores de efecto de campo (FET) más avanzados actualmente.

Jianhua Hao, jefe del departamento de física y materiales de la Universidad Politécnica de Hong Kong y codirector del proyecto, ha afirmado que, al adoptar el túnel cuántico, su TFET "rompe esta barrera", allanando el camino para "circuitos integrados de ultra-baja potencia y alto rendimiento, esenciales para los chips de IA emergentes y las aplicaciones avanzadas de semiconductores".

El trabajo de este equipo ha sido publicado en la revista Science bajo términos de acceso cerrado, como se ha reportado en Hackster.io. Hasta el momento de la redacción, no se ha anunciado una hoja de ruta para su comercialización.