Silicio sobre aislante

Silicon-on-Insulator (Silicio sobre aislante)
HARDWARE
etiquetas: hardware, ordenadores
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La nueva tecnología Silicon-on-Insulator (SOI) permitirá la construcción de ordenadores más rápidos y con menor consumo de energía, ambos factores son claves para incrementar la autonomía de los dispositivos portátiles quese van a generalizar en un futuro próximo. En la fabricación de un chip, como ser un microprocesador, generalmente se busca integrar la mayor cantidad posible de componentes en el espacio más pequeño que permita la tecnología disponible. En general, y de acuerdo a la ley de Moore (ver recuadro) cada aproximadamente 18 meses un proceso de fabricación reemplaza a otro y permite reducir el tamaño delos componentes a la mitad, lo que permite integrar el doble de ellos en una misma superficie. Esto es muy deseable, ya que al reducir el tamaño también aumenta en forma proporcional la velocidad del dispositivo final, y disminuye la energía disipada en forma de calor.

El aumento en la velocidad de proceso se debe en parte a que al tener más componentes en un mismo espacio los electrones quetransportan la información de una zona a otra del chip deben recorrer distancias mas pequeñas. A pesar que se desplazan (teóricamente) a la velocidad de la luz (unos 300.000 km/s), con frecuencias de clock actuales, superiores al Gigahertz deben recorrer los pocos milímetros de ancho del chip miles de millones de veces por segundo, por eso el mantener esas distancias lo mas cortas posibles escrucial. Por otro lado, hay algunos factores intrínsecos a las tecnologías de fabricación utilizadas que también influyen en la velocidad, una de ellas es la componente capacitiva parasita que aparece en cada transistor integrado, debido a que las diferentes capas que forman el transistor se comporta como un pequeño condensador, e introduce pequeños tiempos de demora a las señales.



Existenvarias técnicas para crear los transistores que componen el chip. Generalmente se utilizan procesos litográficos, similares a los utilizados al revelar una fotografía para ir “dibujando” sobre un disco de silicio (waffer) de extrema pureza los elementos individuales que componen a cada diodo, transistor, etc. El proceso se va repitiendo, y en cada paso se crea una nueva capa de material semiconductortipo “p” o “n” en distintas zonas del waffer, determinadas por mascaras opacas a la luz, creando una suerte de sándwich del tamaño de una uña que contiene varios millones de transistores individuales. Debido al pequeñísimo tamaño de los elementos a “revelar” no se puede utilizar luz visible, dado que su longitud de onda (unos 650 manómetros) carece de la “resolución” necesaria para dibujartransistores cuyas partes deben ser mucho mas pequeñas, de 65 manómetros (y cada vez menores). Recordemos que un manómetro es la milmillonésima parte de un metro. 65 nanómetros son la 0,000000065 avas parte de un metro.

Silicon on Insulator (Silicio sobre aislante)
Puerta lógica construida con tecnología tradicional.
Silicon on Insulator (Silicio sobre aislante)
Puerta desarrollada usando elsílicio como aislante.
La tecnología de silicio sobre aislante (SOI) es una técnica que se conoce desde hace algunos años, aproximadamente desde 1998, fecha en la que IBM anuncio los primeros prototipos. Esta técnica consiste en situar el silicio que formara a los transistores sobre una delgada capa de material, permitiendo mejorar así las prestaciones de los microprocesadores y las memoriassemiconductoras utilizadas en los ordenadores actuales. Algunas investigaciones de IBM han revelado que los chips con tecnología de silicio sobre aislante funcionan hasta un 35% más rápido que los procesadores tradicionales, y con un consumo tres veces inferior.
Básicamente, esta técnica permite disminuir la capacidad parasita que es inherente a cada transistor fabricado con métodos tradicionales. Cada...