En la fabricción de semiconductores, el proceso de 1 nm representa el siguiente hito significativo en la miniaturización de los MOSFET (transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor), sucediendo al nodo de proceso de "2 nm" . Esto da continuidad a la tendencia industrial de miniaturización en la tecnología de circuitos integrados (CI), que ha sido fundamental para mejorar el rendimiento, aumentar la densidad de transistores y reducir el consumo de energía.

Características

El término "1 nanómetro" no guarda relación con ninguna característica física real (como la longitud de la compuerta, el paso del metal o el paso de la compuerta) de los transistores. Según las proyecciones contenidas en la actualización de 2021 de la Hoja de Ruta Internacional para Dispositivos y Sistemas (IRDS, por sus siglas en inglés) publicada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos ( IEEE ), se espera que una "etiqueta de rango de nodo de 1 nm" tenga un paso de puerta de contacto de 42 nanómetros y un paso de metal más ajustado de 16 nanómetros. Se espera que los primeros chips de 1 nm estén disponibles en 2027.

ProcesoTono de puertaTono de metalAño3 nm48 nm24 nm20222 nm45 nm20 nm20251 nm42 nm16 nm2027 Liberty Times señala que la Fab 25 de TSMC en el Parque Científico Central de Taiwán se está desarrollando como un centro de 1,4 nm, con cuatro fábricas planificadas. Según se informa, los trabajos de pilotaje comenzaron a finales de 2025, se espera que la producción de riesgo comience a finales de 2027 y la producción a gran escala está programada para la segunda mitad de 2028.

Nikkei XTech informa que Rapidus tiene previsto comenzar a desarrollar su tecnología de proceso de 1,4 nm en 2026 y tiene como objetivo iniciar la producción en masa alrededor de 2029.

Historia

En 2008, investigadores británicos fabricaron transistores de un átomo de espesor y diez átomos de ancho. Fueron talladas en grafeno, un material que, según algunos, algún día desbancará al silicio como base de la computación del futuro. El grafeno es un material compuesto por láminas planas de carbono dispuestas en forma de panal, y, según se informa, era uno de los principales candidatos para reemplazar al silicio. Un equipo de la Universidad de Manchester, Reino Unido, lo utilizó para fabricar algunos de los transistores más pequeños jamás creados: dispositivos de tan solo 1 nm de diámetro que contienen solo unos pocos anillos de carbono.

En 2016, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, con sede en California, crearon un transistor con una compuerta funcional de 1 nanómetro. El transistor de efecto de campo utilizó MoS₂ como material del canal, mientras que se empleó un nanotubo de carbono para invertir el canal. La longitud efectiva del canal es aproximadamente 1 Nuevo Méjico. Sin embargo, la distancia entre el desagüe y la fuente era mucho mayor, del tamaño de un micrómetro .

El paso de puerta de contacto (CGP, por sus siglas en inglés), definido como la distancia entre las puertas de transistores adyacentes, es una métrica más precisa para evaluar el tamaño general del dispositivo y la tecnología de fabricación. Según las proyecciones del IRDS, los transistores en el nodo de 1 nm requerirán una escala de CGP a 40 nm. En 2024, investigadores de la Universidad de Nanjing informaron sobre los primeros transistores de efecto de campo de MoS₂ con CGP escalado a 40 nm, logrados a través de contactos cristalinos de antimonio (Sb) semimetálico.

Demostraciones de investigación y tecnología En 2012, se fabricó un transistor de un solo átomo utilizando un átomo de fósforo unido a una superficie de silicio (entre dos electrodos significativamente más grandes). Se podría decir que este transistor es un transistor de 180 pm (el radio de Van der Waals de un átomo de fósforo); aunque su radio covalente unido al silicio es probablemente menor. Para fabricar transistores más pequeños que este tamaño, será necesario utilizar elementos con radios atómicos más pequeños o bien partículas subatómicas, como electrones o protones, como transistores funcionales.

En 2018, investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe crearon un transistor con una compuerta de un solo átomo funcional.

En julio de 2024, un equipo dirigido por el director Jo Moon-Ho en el Centro de Sólidos Cuánticos de Van der Waals dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) en Corea del Sur desarrolló un método para el crecimiento epitaxial de materiales metálicos unidimensionales (1D) con anchos inferiores a 1 nm sobre sustratos de silicio. Este proceso se utilizó para construir una nueva estructura para circuitos lógicos semiconductores bidimensionales (2D), empleando estos metales unidimensionales (1D) como electrodos de puerta. El IRDS del IEEE proyecta que la tecnología de nodos de semiconductores podría alcanzar alrededor de 0,5 nm para 2037, con longitudes de puerta de transistor de aproximadamente 12 nm. Sin embargo, el equipo de investigación del IBS demostró que el ancho del canal modulado por el campo eléctrico de la compuerta MTB 1D podría ser tan pequeño como 3,9 nm, superando estas proyecciones.

En abril de 2025, un equipo de la Universidad de Fudan, liderado por los profesores Wenzhong Bao y Peng Zhou, anunció que habían creado con éxito un chip RISC-V de 32 bits y 1 nm utilizando materiales semiconductores 2D .

En junio de 2026, IBM presentó la primera tecnología del mundo capaz de un proceso de menos de 1 nm.

Referencias

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