{"id":26462,"date":"2020-12-21T19:18:45","date_gmt":"2020-12-22T01:18:45","guid":{"rendered":"https:\/\/goldenti.com\/site\/?p=26462"},"modified":"2020-12-21T19:18:50","modified_gmt":"2020-12-22T01:18:50","slug":"transistores-inversos-que-son-para-que-sirven-y-por-que-aspiran-a-reinventar-la-electronica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/goldenti.com\/site\/transistores-inversos-que-son-para-que-sirven-y-por-que-aspiran-a-reinventar-la-electronica\/","title":{"rendered":"Transistores inversos: qu\u00e9 son, para qu\u00e9 sirven y por qu\u00e9 aspiran a reinventar la electr\u00f3nica"},"content":{"rendered":"\n
\"Transistores<\/figure><\/div>\n\n\n\n

El mundo de la electr\u00f3nica\u00a0parece abocado a experimentar un cambio\u00a0con una envergadura equiparable a la del que se produjo hace algo m\u00e1s de setenta a\u00f1os, cuando los transistores irrumpieron para poner fin al reinado de las v\u00e1lvulas de vac\u00edo. A los fabricantes de semiconductores cada vez les cuesta m\u00e1s continuar mejorando su tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n porque cada paso que dan les acerca m\u00e1s\u00a0al l\u00edmite f\u00edsico impuesto por el silicio<\/strong>. Pero, afortunadamente, parece que estamos rozando con la punta de los dedos la soluci\u00f3n a este problema.<\/p>\n\n\n\n

Sungsik Lee, un profesor de ingenier\u00eda electr\u00f3nica de la Universidad Nacional de Pusan, en Corea del Sur, y antiguo investigador de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, ha publicado una investigaci\u00f3n en la que describe en el plano te\u00f3rico un nuevo tipo de dispositivo electr\u00f3nico<\/strong> capaz de llevar a cabo la funci\u00f3n inversa de un transistor.<\/p>\n\n\n\n

Pero lo realmente interesante es que en su estudio defiende que estos \u00abtransistores inversos\u00bb nos permitir\u00e1n fabricar circuitos integrados m\u00e1s simples, m\u00e1s r\u00e1pidos y con un consumo inferior, por lo que se postula como la tecnolog\u00eda que\u00a0podr\u00eda evitar el estancamiento de los semiconductores<\/strong>. Tanto es as\u00ed que en su art\u00edculo, que ha sido publicado en el diario de IEEE y ha tenido eco en\u00a0la revista del MIT\u00a0y el repositorio de la\u00a0Universidad de Cornell (Estados Unidos), Lee habla de un \u00abnuevo paradigma\u00bb del mundo de la electr\u00f3nica.<\/p>\n\n\n\n

Qu\u00e9 es un transistor inverso<\/span> y qu\u00e9 nos promete esta tecnolog\u00eda<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Antes de que veamos qu\u00e9 es un transistor inverso nos viene bien repasar qu\u00e9 es un transistor convencional<\/strong>. Actualmente podemos encontrar estos diminutos elementos en pr\u00e1cticamente cualquier circuito integrado que podamos imaginar: microprocesadores, amplificadores de potencia, conmutadores, rectificadores, osciladores\u2026 Y esto en la pr\u00e1ctica significa que residen dentro de nuestros ordenadores, smartphones, tabletas, equipos de m\u00fasica, televisores, radios, coches, equipamiento m\u00e9dico y un sinf\u00edn de dispositivos m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

Aunque sus precursores son a\u00fan m\u00e1s antiguos, los primeros transistores tal y como los conocemos actualmente fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres f\u00edsicos de los Laboratorios Bell. Una forma sencilla de definir un\u00a0transistor\u00a0nos invita a describirlo como\u00a0un dispositivo electr\u00f3nico semiconductor<\/strong>\u00a0que es capaz de responder a una se\u00f1al de entrada entreg\u00e1ndonos una salida determinada. Un amplificador electr\u00f3nico, por ejemplo, incrementar\u00e1 en su salida la potencia, la tensi\u00f3n o la corriente de la se\u00f1al que coloquemos en su entrada, recurriendo, eso s\u00ed, a una fuente de alimentaci\u00f3n externa.<\/p>\n\n\n\n

Los primeros transistores fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres f\u00edsicos de los Laboratorios Bell<\/p>\n\n\n\n

Existen varios tipos de transistores (bipolares, de contacto puntual, de efecto campo, uniuni\u00f3n, de electr\u00f3n \u00fanico, fototransistores, electroqu\u00edmicos org\u00e1nicos, etc.), pero, afortunadamente, no hace falta que profundicemos en ellos para entender qu\u00e9 son los transistores inversos, que es lo que realmente nos interesa en este art\u00edculo. Nos basta conocer dos datos m\u00e1s acerca de los transistores. Por un lado, que\u00a0son elementos activos<\/strong>\u00a0dentro de los circuitos integrados. Y, adem\u00e1s, que los que nos han permitido alcanzar el nivel de integraci\u00f3n que utilizan las t\u00e9cnicas litogr\u00e1ficas actuales\u00a0son los de efecto campo (FET).<\/p>\n\n\n\n

\"Trancitor\"
Este dise\u00f1o muestra la posible estructura de un ‘trancitor’ tal y como lo propone Sungsik Lee en su investigaci\u00f3n.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

A diferencia de los condensadores, las bobinas o las resistencias, que son elementos pasivos,\u00a0los transistores son componentes activos<\/strong>\u00a0de un circuito porque o bien ejercen una funci\u00f3n de control sobre su comportamiento, o bien introducen una determinada ganancia debido a que\u00a0act\u00faan de forma no lineal. Esto significa que la relaci\u00f3n entre la tensi\u00f3n aplicada y la corriente que demanda el circuito no puede expresarse recurriendo a un valor constante, lo que introduce una complejidad que no est\u00e1 presente en los sistemas lineales.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, el comportamiento de los condensadores, las resistencias y las bobinas, que, como hemos visto, son elementos pasivos<\/strong> en un circuito el\u00e9ctrico, est\u00e1 claramente delimitado y es lineal. Adem\u00e1s, facilitan la conexi\u00f3n de los componentes activos y hacen posible la transferencia de la se\u00f1al el\u00e9ctrica mediante el almacenamiento en campos magn\u00e9ticos o el\u00e9ctricos, o por medio de la disipaci\u00f3n de la energ\u00eda el\u00e9ctrica.<\/p>\n\n\n\n

Los condensadores, las bobinas y las resistencias son elementos pasivos de un circuito el\u00e9ctrico, mientras que los transistores son elementos activos<\/p>\n\n\n\n

Por otra parte, de los transistores de efecto campo (FET)<\/strong> nos interesa saber, sin entrar en detalles complejos, que utilizan el campo el\u00e9ctrico para dejar pasar o no la corriente por un canal que transporta un solo tipo de carga el\u00e9ctrica. Este tipo de transistores es el que ha hecho posibles los circuitos integrados que utilizamos actualmente en nuestros sistemas digitales.<\/p>\n\n\n\n

Durante las \u00faltimas d\u00e9cadas muchos investigadores se han esforzado para estudiar las caracter\u00edsticas de los elementos pasivos de los circuitos el\u00e9ctricos con la intenci\u00f3n de averiguar si existen otros componentes con diferentes propiedades que puedan reemplazarlos o complementarlos. Sungsik Lee, sin embargo, ha acometido una tarea similar, pero con los componentes activos. Con los transistores. Y el resultado de su investigaci\u00f3n\u00a0son los \u2018trancitores\u2019<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\"Experimento\"
Este es el experimento descrito por Lee en su art\u00edculo para demostrar que la introducci\u00f3n de los ‘trancitores’ en un circuito integrado devendr\u00eda en una reducci\u00f3n significativa tanto del espacio que ocupa como de su consumo.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

La palabra \u2018transistor\u2019 describe con bastante precisi\u00f3n qu\u00e9 es lo que hace uno de estos elementos: toma una se\u00f1al de entrada y transporta o no corriente en la salida. Podemos imaginarlo como algo parecido a una resistencia con capacidad variable. De hecho, la palabra \u2018transistor\u2019 procede de los t\u00e9rminos en ingl\u00e9s transfer<\/em> (transferencia) y resistor<\/em> (resistencia). Lo que Lee ha descrito es un dispositivo con unas caracter\u00edsticas similares a las de los transistores, pero, a diferencia de estos, capaz de tomar una se\u00f1al de entrada y transportar o no voltaje<\/strong> en la salida. Es algo similar a un hipot\u00e9tico condensador con una capacidad de acumulaci\u00f3n de energ\u00eda variable.<\/p>\n\n\n\n

El t\u00e9rmino que propone Sungsik Lee para identificar los transistores inversos es ‘trancitor’<\/strong><\/p>\n\n\n\n

El t\u00e9rmino que propone Lee para identificar el elemento que ha ideado es \u2018trancitor\u2019 porque sus propiedades, tal y como sucede con la palabra \u2018transistor\u2019, se pueden condensar a partir de los t\u00e9rminos en ingl\u00e9s transfer<\/em> (transferencia) y capacitor<\/em> (condensador). No obstante, no debemos pensar en los \u2018trancitores\u2019 como elementos activos concebidos para reemplazar a los transistores, sino como dispositivos dise\u00f1ados para convivir con ellos<\/strong> en un mismo circuito.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 sentido tiene entonces utilizar en nuestros circuitos integrados m\u00e1s elementos a\u00fan? Parece l\u00f3gico pensar que introducir los \u2018trancitores\u2019 sin eliminar los transistores incrementar\u00e1 la complejidad, el consumo y el tama\u00f1o de los circuitos integrados. Sin embargo, Lee asegura que no es as\u00ed porque la introducci\u00f3n de los \u2018trancitores\u2019 conlleva el uso de\u00a0una cantidad inferior de transistores<\/strong>. Esa es, seg\u00fan este investigador, la clave.<\/p>\n\n\n\n

Para demostrar su teor\u00eda Lee propone un ejemplo sencillo que ilustra con bastante claridad las ventajas que acarrea el uso de los \u2018trancitores\u2019. Combinando un solo \u2018trancitor\u2019 y un \u00fanico transistor podemos fabricar\u00a0un amplificador de voltaje<\/strong>, pero si queremos obtenerlo utilizando \u00fanicamente transistores tendremos que emplear cuatro de estos elementos. Justo el doble, lo que tiene un impacto claro en la complejidad, el tama\u00f1o y el consumo del circuito.<\/p>\n\n\n\n

\"Litografia\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Acabamos de exponer las ventajas que conlleva la introducci\u00f3n de los \u2018trancitores\u2019 en los circuitos integrados: un menor consumo, menos complejidad y menos espacio. Pero a\u00fan falta otra ventaja importante que Lee tambi\u00e9n refleja en su investigaci\u00f3n: los circuitos que integran \u2018trancitores\u2019 son m\u00e1s r\u00e1pidos<\/strong>. Y todo esto en la pr\u00e1ctica deber\u00eda tener un impacto muy claro en los dispositivos que utilizamos cotidianamente y en cuyo interior residen circuitos integrados, como, por ejemplo, nuestros ordenadores.<\/p>\n\n\n\n

Y es que la tesis de Sungsik Lee refleja que la introducci\u00f3n en nuestros dispositivos electr\u00f3nicos de circuitos integrados \u00abtransistor-trancitor\u00bb en vez de los tradicionales circuitos \u00absolo transistor\u00bb deber\u00eda reducir sensiblemente su consumo, su complejidad y su tama\u00f1o, pero incrementando, al mismo tiempo, su rendimiento. De ah\u00ed el \u00abcambio de paradigma\u00bb<\/strong> del que este investigador habla en su art\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 pinta la \u00abLey de Moore\u00bb<\/span> en todo esto?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Si tenemos presente todo lo que hemos repasado hasta este momento y se confirman las propiedades tan atractivas que tienen sobre el papel los \u2018trancitores\u2019 no resulta dif\u00edcil intuir que su introducci\u00f3n en la tecnolog\u00eda electr\u00f3nica actual tendr\u00eda un efecto muy positivo. Llegados a este punto nos viene que ni pintado recuperar la definici\u00f3n de la\u00a0Ley de Moore<\/strong>\u00a0que nos propuso Norberto Mateos, el Gerente de Intel Espa\u00f1a, durante\u00a0la entrevista que le hicimos a principios del pasado mes de agosto.<\/p>\n\n\n\n

Los circuitos que combinan transistores y ‘trancitores’ ser\u00e1n m\u00e1s sencillos, m\u00e1s r\u00e1pidos y consumir\u00e1n menos, seg\u00fan la investigaci\u00f3n de Sungsik Lee<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Seg\u00fan Norberto, \u00abla Ley de Moore, que fue observada en 1965, y que, por tanto, tiene m\u00e1s a\u00f1os que la propia Intel, se ha enunciado de diferentes formas dependiendo del momento. Durante las d\u00e9cadas de los 90 y la pasada habl\u00e1bamos de velocidad. Despu\u00e9s comenzamos a hablar de rendimiento. Al final, lo que la Ley de Moore ha establecido es una expectativa<\/strong> sobre la industria electr\u00f3nica en general respecto a la cantidad de avance, funcionalidades y tecnolog\u00eda que somos capaces de poner en el mercado, y que es lo que motiva a los usuarios a comprar\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Si, tal y como Sungsik Lee defiende, la combinaci\u00f3n de los transistores y los \u2018trancitores\u2019 nos permite fabricar microprocesadores, que no son otra cosa que circuitos integrados extraordinariamente complejos, m\u00e1s r\u00e1pidos, simples y con un consumo inferior al de los actuales, es evidente que a la Ley de Moore\u00a0puede quedarle cuerda para rato<\/strong>. Eso s\u00ed, para que esto sea posible es necesario que la reducci\u00f3n de la complejidad que promete esta innovaci\u00f3n se confirme, de modo que pueda tener un impacto directo y positivo en las t\u00e9cnicas de litograf\u00eda que utilizamos actualmente.<\/p>\n\n\n\n

Los \u2018trancitores\u2019<\/span> a\u00fan no est\u00e1n listos: este es el reto que tenemos que resolver<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Por el momento todo lo que propone Sungsik Lee en su investigaci\u00f3n queda circunscrito al \u00e1mbito te\u00f3rico y es dif\u00edcil prever cu\u00e1ndo conseguiremos fabricar los primeros \u2018trancitores\u2019. El motivo es bastante contundente. Sabemos c\u00f3mo deber\u00edan funcionar y cu\u00e1les ser\u00e1n sus propiedades. Tambi\u00e9n sabemos qu\u00e9 efecto tendr\u00eda su introducci\u00f3n en los circuitos integrados que dise\u00f1amos y fabricamos actualmente. Pero a\u00fan no sabemos c\u00f3mo podemos obtenerlos<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Lee propone la posibilidad de fabricar los \u2018trancitores\u2019 aprovechando\u00a0el perfectamente conocido \u00abefecto Hall\u00bb, que es un fen\u00f3meno que provoca la generaci\u00f3n de un campo el\u00e9ctrico en el interior de un conductor por el que circula una corriente cuando est\u00e1 sometido a un campo magn\u00e9tico en direcci\u00f3n perpendicular al movimiento de las cargas. Pero hay un problema que todav\u00eda no ha sido resuelto: los cient\u00edficos no saben c\u00f3mo aprovechar este efecto en\u00a0los circuitos CMOS a escala nanom\u00e9trica<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\"Efectohall\"
En la secci\u00f3n A de este diagrama del \u00abefecto Hall\u00bb podemos ver c\u00f3mo el flujo de electrones atraviesa la sonda Hall, en el centro del esquema. En las secciones B y C los campos el\u00e9ctrico o magn\u00e9tico est\u00e1n invertidos.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Este es el reto que es necesario resolver para que la tecnolog\u00eda que propone Lee en su investigaci\u00f3n llegue a buen puerto. Si quer\u00e9is conocer lo que defiende este investigador con m\u00e1s detalle y el ingl\u00e9s no os intimida,\u00a0os sugiero que ech\u00e9is un vistazo al art\u00edculo que ha publicado, y en el que describe con todo lujo de detalles\u00a0los fundamentos f\u00edsicos<\/strong>\u00a0de su innovaci\u00f3n. Es evidente que queda mucho por hacer, pero al menos tener opciones con un fundamento s\u00f3lido nos permite entrever el futuro de la electr\u00f3nica digital con cierto optimismo.<\/p>\n\n\n\n

FUENTE: <\/strong>www.xataka.com<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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