Microchips invisibles: el siguiente paso en el diseño de chips

Un equipo internacional de investigadores, liderado por ingenieros de la Universidad Johns Hopkins, presentó un novedoso método de fabricación de microchips que impulsa el diseño de chips a nuevas cotas. Su método mejorado de fabricación de microchips diminutos permite crear unidades tan pequeñas que el ojo humano es incapaz de percibirlas.

Estos chips microscópicos tienen el potencial de revolucionar la electrónica y marcar el comienzo de una era de dispositivos más ligeros y potentes. Además, consumen menos energía y son más económicos. Esto es lo que necesita saber.

¿Qué son los microchips y cómo se fabrican?

Los microchips son componentes esenciales de la electrónica de alta tecnología actual. Estas placas se crean de forma que permiten integrar circuitos directamente en el diseño de la oblea de silicio. Como parte del proceso de fabricación, se utiliza la fotolitografía para grabar materiales sensibles a la radiación.

Fotolitografía

La fotolitografía permite el grabado preciso de patrones microscópicos en obleas semiconductoras mediante una capa sensible a la radiación llamada resina. El láser produce una intensa reacción química que quema las capas fotosensibles para crear capas de circuitos complejos.

Resistencias avanzadas

La película de estructura de imidazolato zeolítico amorfo (aZIF) se ha convertido en la resina más avanzada y utilizada. Esta película ofrece una alta capacidad de carga y actúa también como una capa protectora ligera. Sin embargo, el aZIF también presenta sus inconvenientes.

Desafíos con las resistencias aZIF actuales

Los científicos se han topado con una limitación en cuanto a la reducción y el grosor de los microchips. Observan que la deposición de aZIF carece de control, lo que genera inconsistencias en aspectos cruciales de la impresión, como el grosor y la uniformidad.

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Estas limitaciones también han impedido que el concepto sea escalable económicamente para satisfacer las aplicaciones industriales en su estado actual. Cabe destacar que, a medida que se reduce el tamaño de los chips, los costos de las estrategias tradicionales de fabricación de chips empiezan a superar los beneficios. Estos factores siguen impidiendo que los microchips ultrapequeños alcancen su máximo potencial de procesamiento y mercado.

Estudio de microchips diminutos

El estudio Deposición por centrifugación de películas de estructura de imidazolato zeolítico amorfo para aplicaciones litográficas¹, publicado el 11 de septiembre en la revista Nature Chemical Engineering, presenta una nueva estrategia de producción de microchips que utiliza nuevos materiales para superar problemas anteriores.

Fuente – Naturaleza

En concreto, destaca una forma más eficaz de depositar películas aZIF que podría revolucionar la producción de chips en el futuro. Este enfoque mejorado combina software de modelado avanzado con un nuevo enfoque denominado «Más allá de la radiación ultravioleta extrema» (B-EUV).

Esta estrategia proporciona un mayor control del espesor y otros detalles vitales, lo que permite a los ingenieros crear tipos de chips más específicos y a menor escala.

Modelado de fabricación de microchips

Los ingenieros lograron crear chips más pequeños y eficientes mediante un software de modelado específico, diseñado para controlar el proceso de radiación de mayor potencia. El software aprovechó la dinámica de fluidos computacional para determinar detalles vitales.

Como tal, el software de modelado brindó a los ingenieros la capacidad de probar diversas combinaciones de materiales y metales, así como de establecer tasas de deposición intrínsecas exactas. En concreto, buscaban comprender mejor diversas combinaciones de metales e imidazoles.

Esta capacidad les ayudó a garantizar que las difusividades del transporte de reactivos se mantuvieran controladas. El equipo observó con interés que el software podía modelar chips más pequeños que el estándar actual de menos de 10 nm, a la vez que resistían el daño adicional del proceso de radiación de mayor potencia.

Deposición química de líquidos (CLD)

Una deposición química líquida que utiliza resinas metalorgánicas a base de imidazol a partir de una solución a escala de oblea de silicio permitió a los científicos preestablecer el espesor exacto con precisión nanométrica. Esta capacidad permitió a los investigadores preparar por primera vez películas de aZIF de alta calidad con un espesor controlado de forma constante, lo que abre la puerta a la producción a gran escala de estos diminutos chips.

Prueba y resultados del estudio sobre microchips diminutos

Los ingenieros crearon un microchip ultradiminuto funcional para probar su teoría. El dispositivo era tan pequeño que el ojo humano no podía visualizarlo sin óptica. A pesar de su pequeño tamaño, su rendimiento era comparable al del microchip estándar actual de la industria.

Los resultados de las pruebas demostraron que la resina de alta resolución tuvo un rendimiento excepcional en condiciones normales de fabricación. Los científicos pudieron demostrar cómo la litografía de películas aZIF, más allá del ultravioleta extremo, abre la puerta a chips más compactos y potentes en el futuro.

Beneficios de los microchips diminutos

La lista de beneficios que ofrecen estos diminutos microchips es innegable. Por un lado, su menor tamaño y formato conducirán directamente a una electrónica más avanzada. Un chip más pequeño ayudará a que los dispositivos sean más ligeros y eficientes energéticamente. A su vez, estos chips ayudarán a los dispositivos electrónicos a aprovechar al máximo las limitaciones de la batería, entre otras cosas.

Rendimiento más rápido

Cuanto más pequeño sea un chip, más capacidad se puede incorporar a un dispositivo. Por lo tanto, este último desarrollo permitirá que la electrónica del futuro cuente con mucha más potencia computacional. Esta evolución se considera un paso vital para satisfacer las crecientes demandas computacionales de la IA.

Los microchips diminutos son más económicos

Las plantas de fabricación de chips más avanzadas de la actualidad se basan en costosos métodos de estratificación, asequibles solo para las aplicaciones más sofisticadas. Para el consumidor promedio, los dispositivos ultrapequeños alimentados por microchips siguen siendo muy caros debido a los costos de fabricación inherentes.

Esta última actualización abrirá la puerta a chips más asequibles para el mercado. Con suerte, esto reducirá el costo de la electrónica de consumo de alta gama, permitiendo que más personas accedan a estos dispositivos.

Escalable

El mayor beneficio del estudio de los diminutos microchips es que este proceso de fabricación se puede escalar para cumplir los objetivos de producción industrial y reducir al mismo tiempo los costos de fabricación.

Estudio de microchips diminutos: aplicaciones en el mundo real y cronología:

Los microchips ultrapequeños tienen muchas aplicaciones. Estos dispositivos seguirán siendo un componente esencial de sistemas avanzados, desde coches inteligentes hasta wearables y dispositivos médicos. Es previsible que estos chips avanzados funcionen en futuros teléfonos móviles, electrodomésticos y vehículos.

Según los ingenieros, esta tecnología de microchip tardará aproximadamente 10 años en comercializarse. Afirman que el equipo aún tiene mucho más que investigar. Además, deberán colaborar con socios industriales para encontrar una planta de producción adecuada que se ajuste a sus necesidades y estrategia.

Investigadores del estudio de microchips diminutos

El estudio del microchip diminuto fue un esfuerzo colaborativo que incluyó a Yurun Miao, Kayley Waltz y Xinpei Zhou, de la Universidad Johns Hopkins. Trabajaron con Liwei Zhuang, Shunyi Zheng, Yegui Zhou y Heting Wang, de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China.

El artículo también enumera las contribuciones de Qi Liu de la Universidad de Soochow, Moeed Ahmad y J. Anibal Boscoboinik del Laboratorio Nacional de Brookhaven, Kumar Varoon Agrawal de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y Oleg Kostko del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

El futuro comercial de los microchips diminutos

El futuro de los microchips diminutos parece prometedor. Por un lado, existe una fuerte demanda de estos dispositivos y numerosos equipos trabajan para comercializar esta tecnología. Ahora, los próximos pasos incluirán la investigación continua sobre diferentes combinaciones de materiales y cómo se pueden mejorar los métodos de producción de radiación B-EUV mediante nuevas combinaciones metalorgánicas.

El equipo ya ha identificado diez metales diferentes que podrían ser utilizados. Además, hay cientos de organismos que el científico pretende estudiar. Un científico explicó que las futuras investigaciones se centrarán en cómo interactúan las diferentes longitudes de onda y materiales para determinar las combinaciones más eficientes.

Invertir en la producción de microchips

Muchas empresas innovadoras buscan impulsar el diseño de microchips a nuevas cotas. Estas empresas siguen invirtiendo miles de millones en I+D. Su objetivo es impulsar una nueva era de microchips más eficientes y capaces, de menor coste de fabricación y mayor durabilidad. A continuación, presentamos una empresa que se mantiene pionera en el mercado gracias a sus conceptos y productos innovadores.

Tecnología Marvell

Marvell Technology se fundó en 1995 para proporcionar semiconductores de alto rendimiento al creciente sector tecnológico estadounidense. La empresa tiene su sede en Santa Clara, California. Sus fundadores, Sehat Sutardja y Weili Dai, buscaban crear un fabricante de microchips con sede en EE. UU. capaz de competir con gigantes globales.

Su ventajoso enfoque dio sus frutos, con la salida a bolsa de la empresa en el año 2000. Unos años más tarde, Marvell Technology adquirió el sector de comunicaciones de Intel. Esta maniobra contribuyó a fortalecer los métodos de producción y a mejorar el rendimiento.

En 2021, Marvell Technology realizó otra importante adquisición. En esta ocasión, adquirió la empresa de datos en la nube Inphi Corporation. Esta operación demostró el objetivo de la compañía de centrarse en el soporte de sistemas de IA y la expansión de centros de datos.

Hoy en día, Marvell Technology cuenta con más de 6,500 profesionales y posee más de 10,000 patentes globales, lo que demuestra su compromiso con la innovación. Quienes busquen un competidor sólido en el mercado de microchips deberían investigar más sobre Marvell Technologies.

Últimas noticias y rendimiento de las acciones de Marvell Technology (MRVL)

Estudio sobre microchips diminutos | Conclusión

Los microchips diminutos seguirán siendo un componente crucial de las tecnologías futuras. Estas máquinas invisibles facilitarán la vida a la mayoría de las personas, mejorando las comunicaciones y las capacidades computacionales.

Estos sistemas se consideran especialmente importantes en las futuras redes de IA, que operarán de forma nativa sin necesidad de acceso a internet. Por estas y muchas otras razones, este equipo merece un apretón de manos.

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Referencias

^{1. Miao, Y., Zheng, S., Waltz, KE, Ahmad, M., Zhou, X., Zhou, Y., Wang, H., Boscoboinik, JA, Liu, Q., Agrawal, KV, Kostko, O., Zhuang, L. y Tsapatsis, M. (2025). Deposición por centrifugación de películas de estructura de imidazolato zeolítico amorfo para aplicaciones litográficas. Nature Chemical Engineering, 1-14. https://doi.org/10.1038/s44286-025-00273-z}