Un equipo de científicos liderado por Chunsen Liu, de la Universidad Fudan en Shanghái, ha logrado un avance histórico en la integración de materiales bidimensionales con circuitos de silicio convencionales. Los resultados, publicados en la revista Nature, describen el desarrollo del primer chip 2D completamente operativo, capaz de realizar operaciones programadas y almacenar datos de manera estable en un formato híbrido entre la nanoelectrónica y la tecnología CMOS estándar.
Superando los límites físicos del silicio
Durante décadas, la industria ha reducido el tamaño de los transistores en los chips de silicio, pero el proceso se acerca a sus límites físicos y térmicos. Los materiales bidimensionales (2D), formados por una sola capa de átomos, ofrecen una posible solución gracias a su alta movilidad electrónica y bajo consumo energético, pero su fragilidad y dificultad de integración con el silicio han sido obstáculos técnicos importantes.
Para solventarlo, los investigadores desarrollaron una tecnología denominada Atom2Chip, que permite integrar materiales 2D directamente sobre la superficie rugosa de un chip CMOS. Este proceso utiliza un monocapa de disulfuro de molibdeno (MoS₂) como material activo y un sistema de empaquetado protector que evita daños en la capa atómica durante la fabricación.
Tecnología Atom2Chip y arquitectura híbrida
La técnica Atom2Chip introduce un flujo de fabricación completo (“full-stack”) capaz de mantener la alineación precisa entre el material 2D y la base de silicio. Además, se diseñó un sistema de interconexión cruzada que permite la comunicación fluida entre los circuitos 2D y la plataforma CMOS, creando una arquitectura verdaderamente híbrida.
El resultado es un chip NOR Flash de 1 Kb completamente funcional, con capacidad para realizar operaciones de lectura y escritura basadas en instrucciones. En las pruebas de laboratorio, el dispositivo alcanzó una frecuencia de reloj de 5 MHz, con tiempos de programación y borrado de 20 nanosegundos, y un consumo energético muy reducido en comparación con memorias tradicionales de silicio.
Aplicaciones futuras y proyección tecnológica
Aunque el prototipo se centra en almacenamiento de datos, el principio de integración puede aplicarse a procesadores y circuitos lógicos en el futuro. Esta combinación de alta densidad, bajo consumo y escalabilidad atómica podría sentar las bases de una nueva generación de chips ultrafinos y energéticamente eficientes.
La investigación posiciona al equipo de Fudan como pionero en la transición hacia una era post-silicio, donde los materiales 2D como el MoS₂, el grafeno o el diseleniuro de tungsteno podrían complementar —e incluso reemplazar— al silicio en ciertas aplicaciones de computación avanzada.
Vía: NotebookCheck
