Durante más de medio siglo, hacer computadoras más potentes significó lo mismo: meter más transistores en el chip, haciéndolos cada vez más chiquitos. Pero esa carrera se topó con un muro —el de la física misma—. Ahora IBM dice tener la salida, y no es hacer transistores más pequeños, sino apilarlos en vertical. La compañía acaba de presentar lo que llama el primer chip "sub-1 nanómetro" del mundo, capaz de meter casi 100 mil millones de transistores en un área del tamaño de una uña.
Eso es casi el doble de densidad que su chip de 2 nanómetros de 2021. Y según IBM, podría extender la famosa Ley de Moore otra década más. Pero ojo, porque ese "sub-1 nanómetro" tiene truco y vale la pena explicarlo bien.
Qué significa realmente "sub-1 nanómetro"
Aquí viene la parte que muchos titulares se saltan. Es físicamente impráctico construir transistores confiables con características más pequeñas que 1 nanómetro: a esa escala la mecánica cuántica empieza a estorbar. Entonces, ¿cómo logra IBM un chip "por debajo del nanómetro"?
La respuesta: no lo logra en el sentido literal. IBM bautizó su tecnología como nodo de 0.7 nanómetros —o 7 angstroms, ya que un nanómetro equivale a 10 angstroms—. Pero ese número es básicamente marketing. Desde hace décadas, el "nodo" de un chip dejó de corresponder a una medida física real. La distancia entre transistores lleva años rondando los 40 nanómetros.
“No es solo un paso incremental, es un salto significativo hacia adelante. Apunta a un futuro donde la computación se vuelve mucho más potente sin un aumento equivalente de energía.”
— Jay Gambetta, director de IBM Research
Dicho de otro modo: IBM afirma que su nueva arquitectura entrega las mejoras de rendimiento que esperarías de un chip teórico con piezas más chicas que un nanómetro, aunque el chip real no tenga esas dimensiones.
Nanostack: construir hacia arriba, como una ciudad
La estrella de este anuncio es la arquitectura nanostack, el primer diseño tridimensional basado en nanoláminas de la industria. La idea es la misma que usan los urbanistas cuando ya no hay terreno: si no puedes crecer a lo ancho, crece hacia arriba.
En lugar de acomodar todos los transistores en una sola capa, nanostack los apila en dos niveles de forma escalonada. Y ese detalle —que los transistores de arriba no queden justo encima de los de abajo, sino desfasados— es lo que IBM presume como su ventaja: simplifica el cableado y permite alinear las capas con más precisión.
Cómo se construye, capa por capa
Los ingenieros lo arman literalmente como un pastel:
- Fabrican transistores sobre una capa de silicio
- Colocan otra capa de silicio encima
- Fabrican una segunda tanda de transistores directamente sobre esa
- Crean las conexiones eléctricas entre ambos niveles
Este tipo de estructura vertical que combina dos tipos de transistores se conoce como CFET (transistor de efecto de campo complementario). La unidad básica de nanostack son dos transistores apilados y unidos, cada uno con tres nanoláminas de apenas 5 nanómetros de grosor —unas 15 filas de átomos de silicio—.
Por qué importa para la era de la IA
Las cifras que promete IBM frente a su chip de 2 nanómetros son contundentes:
⚡ Las mejoras clave
- Hasta 50% más rendimiento de cómputo
- Hasta 70% más eficiencia energética
- 40% de mejora en escalado de memoria SRAM
- ~100 mil millones de transistores en una uña
Ese dato del 40% en SRAM es más importante de lo que parece. La SRAM permite lecturas y escrituras rapidísimas, cruciales para muchas aplicaciones de inteligencia artificial. El problema es que su escalado se había estancado: entre la generación de 3 nm y la de 2 nm apenas mejoró unos pocos puntos porcentuales. IBM lo logró rediseñando las celdas de memoria con un esquema de canal escalonado que reduce la altura de la celda un 40%.
Para data centers que hoy luchan con su consumo eléctrico, un chip que hace más trabajo gastando menos energía no es un lujo: es supervivencia.
¿Cuándo lo veremos en productos reales?
Aquí hay que bajar las expectativas un poco. IBM no fabrica chips comerciales; investiga y luego se asocia con fabricantes. Con su nodo de 2 nm, por ejemplo, trabajó con Rapidus en Japón y Samsung en Corea del Sur. Por ahora, la compañía no quiso nombrar con quién comercializará esta nueva tecnología.
La proyección: producción tan pronto como en cinco años, y muy probablemente dentro de una década. IBM espera que nanostack termine reemplazando a las nanoláminas como el estándar de las grandes fundidoras, tanto en CPUs como en GPUs.
“Absolutamente, es transformacional. Esto le agrega otros 10 o 15 años a la hoja de ruta.”
— Dan Hutcheson, vicepresidente de TechInsights
Los retos que faltan
No todo es triunfalismo. Apilar transistores trae problemas reales. Uno es el rendimiento de fabricación: si falla la capa de arriba o la de abajo, el chip entero se va a la basura, así que la tasa de defectos sube. El otro es el presupuesto térmico: hay que construir la segunda capa sin derretir las conexiones de la primera, lo que obliga a mantener los procesos por debajo de los 400 °C. IBM dice que ya resolvió cómo hacerlo, pero guarda silencio sobre el método exacto.
Y no está sola en esta carrera: Intel, Samsung, TSMC y el laboratorio europeo Imec llevan tiempo investigando CFETs. La apuesta de IBM es que su diseño escalonado y su demostración "en una oblea completa con una línea de manufactura de última generación" le dan la delantera.
El panorama
Más allá del marketing del "0.7 nanómetro", lo relevante es esto: la industria llegó al límite de hacer transistores más pequeños y ahora la jugada es apilarlos. IBM no solo lo propuso en papel, lo demostró funcionando. Si la promesa se cumple, hablamos de una década más de chips cada vez más potentes y eficientes justo cuando la IA devora toda la energía que le pongan enfrente.
La pregunta que queda flotando, como dijo un investigador ajeno al proyecto, es cuál será la killer application de esta tecnología. Por lo pronto, IBM acaba de demostrar que la Ley de Moore todavía tiene cuerda para rato. Solo que ahora se cuenta en angstroms y se construye hacia el cielo.
Información vía el anuncio oficial de IBM, Ars Technica y MIT Technology Review.
Las cosas como son. Y en cultura digital… son Anxina.