La electrónica es una de las grandes beneficiadas de los avances en la materia.
”La nanotecnología es una disciplina que está muy viva, en pleno proceso de crecimiento”, dijo Lino Barañao, el ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, durante la apertura del encuentro Nanomercosur 2013 - Nanotecnología para la Competitividad Industrial a finales del año pasado. “La nanotecnología está produciendo megafenómenos”, bromeó el ministro durante una serie de conferencias por las que pasaron más de 900 asistentes.
Disciplinas como la electrónica son algunas de las que mejor aprovechan los desarrollos en nanotecnología.
Más allá de las bromas, la afirmación tiene mucho de cierta. Hoy en día la nanotecnología está asociada a casi cualquier ámbito de la industria y la mayoría de los consumidores ni siquiera están al tanto. La electrónica es una de las grandes beneficiadas de la investigación en nanotecnología y una serie de proyectos locales en esta confluencia denominada nanoelectrónica buscan aprovechar las ventajas de una disciplina que todavía atraviesa una etapa temprana de desarrollo.
El camino hacia lo más pequeño
“Hace 40 años los componentes eran grandes y se hablaba de electrónica. Con el tiempo se empezaron a compactar los dispositivos electrónicos a tamaños de micrómetros y ahí se empezó a hablar de microelectrónica. Hoy, los mismos componentes son del orden de los nanómetros y existen chips que salen al mercado en los que cada transistor mide 28 nanómetros, en un chip que tiene 6 milímetros por lado con miles de millones de transistores”, explica Pedro Julián, doctor en control de sistemas y director del Departamento de Ingeniería Electrónica y de Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (UNS).
Según Pedro Julián, director del Departamento de Ingeniería Electrónica y de Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (UNS), los avances en electrónica permiten duplicar la cantidad de transistores en un chip cada dos años.
Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Un microprocesador de los que van dentro de un smartphone tiene ocho mil o nueve mil millones de transistores. Si hace apenas 40 años se colocaban entre mil y diez mil transistores en un chip, hoy en día se puede hablar de miles de millones gracias a la nanotecnología.
“La electrónica, cada dos años, duplica la cantidad de transistores que entran en un chip”, continúa Julián. “Los chips no cambian de tamaño. El chip tiene el tamaño de una uña y tiende a mantenerse en el mismo tamaño. Lo que cambia es la cantidad de transistores que se pueden meter adentro.”
Uno de los proyectos presentados en Nanomercosur 2013 es el liderado por el físico Pablo Levy, investigador del CONICET y de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), que consiste en estudiar ciertos óxidos que pueden servir para ser usados como memorias.
Según Levy, “lo que hacemos es ponerles electrodos metálicos a distintos tipos de óxidos. Los óxidos en general tienen una resistencia alta y, si se siguen ciertos procesos eléctricos, se puede hacer que esa resistencia cambie entre dos, tres o distintos números de valores de manera repetible; entonces eso puede ser utilizado como una memoria. En la resistencia eléctrica del óxido, en todo caso en el dispositivo, queda codificada la información”.
Uno de los aspectos más interesantes de esta tecnología es que es miniaturizable y depende de poca electrónica externa para comandar el dispositivo. También se destaca la velocidad de conmutación que permite y el gran potencial de almacenamiento.
“Nosotros estamos apuntando a conseguir memorias más robustas”, dice Levy. Y agrega: “Por ejemplo, memorias que puedan soportar la irradiación con partículas pesadas o cambios eléctricos o de temperatura muy bruscos, que pueden tener aplicaciones en el sector satelital. Fuera de la atmósfera terrestre hay una permanente entrada de partículas energéticas sobre los dispositivos que pueden hacer perder información o pueden generar un daño permanente en una memoria”.
Dixit. “Nosotros estamos apuntando a conseguir memorias más robustas”, explica Pablo Levy, investigador del CONICET y de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).
En tres dimensiones
En la UNS, en Bahía Blanca, Pedro Julián y su grupo trabajan en microchips para sistemas acústicos y de visión. “Son sistemas que permiten capturar imágenes e interpretarlas”, dice Julián. “En general, en los sistemas inteligentes de visión hay un chip que captura la imagen y la envía a otro procesador que empieza a hacer operaciones para encontrar patrones o cosas familiares. Eso, desde el punto de vista computacional y de energía, es muy costoso. En cambio, el tipo de procesadores que estamos haciendo nosotros es un híbrido que es más parecido a las redes neuronales, a como procesan el cerebro y la retina”, explica el especialista.
“Nosotros lo hacemos todo en un chip y se procesa localmente”, agrega Julián. “Cada píxel hace un poco de procesamiento con los píxeles que tiene al lado, no con toda la imagen. Así es como procesa la retina para las funciones primarias básicas”, dice.
“Lo acústico es también parecido, pero con sonidos”, aclara Julián. “En este caso el interés es tratar de reconocer patrones de sonido, distinguir unos de otros y, si por ejemplo hay dos objetos, poder distinguir si uno está más cerca que el otro y hasta ignorar uno que no me interese.”
El grupo liderado por Julián busca que estos chips tengan bajo consumo, de manera de favorecer la portabilidad. “Uno quiere hacer sensores que se puedan tirar en el campo, o donde sea”, dice Julián. “Para esto hemos hecho un procesador visual en un chip 3D. Es una tecnología que casi todavía no está en el mercado”, asegura.
¿Qué es un chip 3D? “Si uno empieza a superponer capas, hoy, en dos milímetros y medio por cinco milímetros, se pueden hacer un ‘stack’ de 19 chips, con, entre dos y cuatro gigabytes, metidos ahí dentro.” “Lo bueno de esto —continúa Julián— es que esa tecnología no sólo los pone uno arriba del otro, sino que se puede pasar de un nivel al de arriba con una conexión de metal que mide un micrón. Con lo cual se puede subir y bajar e interconectar las 19 capas. Lo que se puede hacer con ese ‘stack’ es combinar esas capas, poner el mejor chip que capture luz, dos o tres para procesar y 20 de memoria, todo en un cubito de dos milímetros. Es un cubo de procesamiento que tiene una potencialidad increíble.”
Otro proyecto llevado adelante por Julián desde la UNS es el de la Escuela de Microelectrónica, por la que pasan 100 estudiantes por año. Arrancó durante 2005 y fue rotando de sede. Se realizó en Buenos Aires, fue a Bariloche, a Córdoba varias veces, a Uruguay, y este año tiene lugar en Mendoza. “La idea es que vengan chicos que están terminando la carrera. En una semana diseñan un chip muy sencillo. Les muestra lo que se puede hacer acá en la Argentina.”
Julián se esperanza con que “a medida que tengamos más empresas capaces de incorporar los últimos desarrollos en nanotecnología, en primer lugar vamos a cambiar el perfil del país, y vamos a generar trabajo de calidad. Vamos a poder incrementar el producto bruto per cápita, que de otra forma es difícil pensar en su crecimiento, simplemente, a partir de la explotación de los recursos naturales”.
”La nanotecnología es una disciplina que está muy viva, en pleno proceso de crecimiento”, dijo Lino Barañao, el ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, durante la apertura del encuentro Nanomercosur 2013 - Nanotecnología para la Competitividad Industrial a finales del año pasado. “La nanotecnología está produciendo megafenómenos”, bromeó el ministro durante una serie de conferencias por las que pasaron más de 900 asistentes.
Disciplinas como la electrónica son algunas de las que mejor aprovechan los desarrollos en nanotecnología.
Más allá de las bromas, la afirmación tiene mucho de cierta. Hoy en día la nanotecnología está asociada a casi cualquier ámbito de la industria y la mayoría de los consumidores ni siquiera están al tanto. La electrónica es una de las grandes beneficiadas de la investigación en nanotecnología y una serie de proyectos locales en esta confluencia denominada nanoelectrónica buscan aprovechar las ventajas de una disciplina que todavía atraviesa una etapa temprana de desarrollo.
El camino hacia lo más pequeño
“Hace 40 años los componentes eran grandes y se hablaba de electrónica. Con el tiempo se empezaron a compactar los dispositivos electrónicos a tamaños de micrómetros y ahí se empezó a hablar de microelectrónica. Hoy, los mismos componentes son del orden de los nanómetros y existen chips que salen al mercado en los que cada transistor mide 28 nanómetros, en un chip que tiene 6 milímetros por lado con miles de millones de transistores”, explica Pedro Julián, doctor en control de sistemas y director del Departamento de Ingeniería Electrónica y de Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (UNS).
Según Pedro Julián, director del Departamento de Ingeniería Electrónica y de Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (UNS), los avances en electrónica permiten duplicar la cantidad de transistores en un chip cada dos años.
Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Un microprocesador de los que van dentro de un smartphone tiene ocho mil o nueve mil millones de transistores. Si hace apenas 40 años se colocaban entre mil y diez mil transistores en un chip, hoy en día se puede hablar de miles de millones gracias a la nanotecnología.
“La electrónica, cada dos años, duplica la cantidad de transistores que entran en un chip”, continúa Julián. “Los chips no cambian de tamaño. El chip tiene el tamaño de una uña y tiende a mantenerse en el mismo tamaño. Lo que cambia es la cantidad de transistores que se pueden meter adentro.”
Uno de los proyectos presentados en Nanomercosur 2013 es el liderado por el físico Pablo Levy, investigador del CONICET y de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), que consiste en estudiar ciertos óxidos que pueden servir para ser usados como memorias.
Según Levy, “lo que hacemos es ponerles electrodos metálicos a distintos tipos de óxidos. Los óxidos en general tienen una resistencia alta y, si se siguen ciertos procesos eléctricos, se puede hacer que esa resistencia cambie entre dos, tres o distintos números de valores de manera repetible; entonces eso puede ser utilizado como una memoria. En la resistencia eléctrica del óxido, en todo caso en el dispositivo, queda codificada la información”.
Uno de los aspectos más interesantes de esta tecnología es que es miniaturizable y depende de poca electrónica externa para comandar el dispositivo. También se destaca la velocidad de conmutación que permite y el gran potencial de almacenamiento.
“Nosotros estamos apuntando a conseguir memorias más robustas”, dice Levy. Y agrega: “Por ejemplo, memorias que puedan soportar la irradiación con partículas pesadas o cambios eléctricos o de temperatura muy bruscos, que pueden tener aplicaciones en el sector satelital. Fuera de la atmósfera terrestre hay una permanente entrada de partículas energéticas sobre los dispositivos que pueden hacer perder información o pueden generar un daño permanente en una memoria”.
Dixit. “Nosotros estamos apuntando a conseguir memorias más robustas”, explica Pablo Levy, investigador del CONICET y de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).
En tres dimensiones
En la UNS, en Bahía Blanca, Pedro Julián y su grupo trabajan en microchips para sistemas acústicos y de visión. “Son sistemas que permiten capturar imágenes e interpretarlas”, dice Julián. “En general, en los sistemas inteligentes de visión hay un chip que captura la imagen y la envía a otro procesador que empieza a hacer operaciones para encontrar patrones o cosas familiares. Eso, desde el punto de vista computacional y de energía, es muy costoso. En cambio, el tipo de procesadores que estamos haciendo nosotros es un híbrido que es más parecido a las redes neuronales, a como procesan el cerebro y la retina”, explica el especialista.
“Nosotros lo hacemos todo en un chip y se procesa localmente”, agrega Julián. “Cada píxel hace un poco de procesamiento con los píxeles que tiene al lado, no con toda la imagen. Así es como procesa la retina para las funciones primarias básicas”, dice.
“Lo acústico es también parecido, pero con sonidos”, aclara Julián. “En este caso el interés es tratar de reconocer patrones de sonido, distinguir unos de otros y, si por ejemplo hay dos objetos, poder distinguir si uno está más cerca que el otro y hasta ignorar uno que no me interese.”
El grupo liderado por Julián busca que estos chips tengan bajo consumo, de manera de favorecer la portabilidad. “Uno quiere hacer sensores que se puedan tirar en el campo, o donde sea”, dice Julián. “Para esto hemos hecho un procesador visual en un chip 3D. Es una tecnología que casi todavía no está en el mercado”, asegura.
¿Qué es un chip 3D? “Si uno empieza a superponer capas, hoy, en dos milímetros y medio por cinco milímetros, se pueden hacer un ‘stack’ de 19 chips, con, entre dos y cuatro gigabytes, metidos ahí dentro.” “Lo bueno de esto —continúa Julián— es que esa tecnología no sólo los pone uno arriba del otro, sino que se puede pasar de un nivel al de arriba con una conexión de metal que mide un micrón. Con lo cual se puede subir y bajar e interconectar las 19 capas. Lo que se puede hacer con ese ‘stack’ es combinar esas capas, poner el mejor chip que capture luz, dos o tres para procesar y 20 de memoria, todo en un cubito de dos milímetros. Es un cubo de procesamiento que tiene una potencialidad increíble.”
Otro proyecto llevado adelante por Julián desde la UNS es el de la Escuela de Microelectrónica, por la que pasan 100 estudiantes por año. Arrancó durante 2005 y fue rotando de sede. Se realizó en Buenos Aires, fue a Bariloche, a Córdoba varias veces, a Uruguay, y este año tiene lugar en Mendoza. “La idea es que vengan chicos que están terminando la carrera. En una semana diseñan un chip muy sencillo. Les muestra lo que se puede hacer acá en la Argentina.”
Julián se esperanza con que “a medida que tengamos más empresas capaces de incorporar los últimos desarrollos en nanotecnología, en primer lugar vamos a cambiar el perfil del país, y vamos a generar trabajo de calidad. Vamos a poder incrementar el producto bruto per cápita, que de otra forma es difícil pensar en su crecimiento, simplemente, a partir de la explotación de los recursos naturales”.
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