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Egresada trabaja en desarrollo de nuevos microprocesadores

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Agencia de Noticias Univalle

La egresada de Ingeniería de Materiales de la Universidad del Valle, Isabel Arango, quien hizo parte del Grupo de Investigación en Películas Delgadas del Departamento de Física trabaja con un equipo especializado en espintrónica, para el gigante tecnológico Intel.

Intel contrató con el centro NanoGUNE, de España, del cual hace parte Isabel Arango, para que con grupos científicos de EE UU y Francia desarrolle nuevas tecnologías para los microprocesadores.

La multinacional Intel, la mayor fabricante de circuitos integrados del mundo, contrató con el centro NanoGUNE –España, para adelantar un proyecto puntero que persigue desarrollar el dispositivo “MESO”, una nueva tecnología que facilitará los requerimientos de memoria, interconexiones y lógica de la computación del futuro.

NanoGUNE es un centro de investigación de primer nivel en nanociencia, ubicado en San Sebastián, en la comunidad Autónoma del País Vasco, cuenta con 10 grupos de investigación, 107 investigadores y 50 investigadores invitados de 27 países.

Uno de esos investigadores de NanoGUNE es la egresada del pregrado y la maestría de ingeniería de materiales de la Universidad del Valle Isabel Arango, quien realizó su tesis de grado bajo la tutoría de la profesora del Departamento de Física María Elena Gómez de Prieto. Además, trabajó durante tres años en el Sena y ganó la convocatoria de INTEL para desarrollar un nuevo material en el Centro NanoGUNE.

El instituto vasco trabajará para Intel hasta 2022, en colaboración con una universidad de EE UU y un centro de investigación francés, en el desarrollo de nuevas tecnologías que generen mayor eficiencia de los microprocesadores.

El proyecto prevé aplicar los atributos de la espintrónica, una rama de la física que explota una propiedad cuántica de los electrones (el espín).
Para producir los procesadores, los grandes fabricantes como Intel utilizan desde hace casi cuatro décadas una tecnología llamada CMOS. La estrategia empleada hasta hoy para mejorar progresivamente las prestaciones de estos chips ha sido miniaturizar cada vez más su elemento básico, que son los transistores. Se trata de la aplicación de la conocida como Ley de Moore, teorizada por uno de los fundadores de Intel, que supone que el número de transistores en un procesador se duplique cada dos años.

La tecnología CMOS “hasta el momento ha sido muy exitosa y ha funcionado bien”, dijo Félix Casanova, el investigador del centro NanoGUNE que lidera el equipo implicado en el proyecto de Intel. Pero ahora, asegura, “está llegando al límite”. y habrá un momento en el que si lo hacemos más pequeño dejará de funcionar porque perderemos el ‘control’ sobre los electrones. ¡No podremos hacer los transistores más pequeños!”, explica.

Uno de los problemas principales de los microprocesadores actuales es que, al ser muy pequeños, sus circuitos internos tienden a sobrecalentarse, lo que supone una mayor pérdida de energía, sostiene Casanova. Y este desperdicio, añade, es un problema cada vez más grande si se tiene en cuenta que la transmisión digital de datos podría representar el 20% del consumo mundial de electricidad para 2030, según calcula un estudio publicado en Challenges.

El otro gran inconveniente, agrega el investigador, es que la reducción del tamaño de los transistores ya está alcanzando las fronteras de la mecánica clásica. “Llega un momento en que la manera en la que los electrones se controlan dentro del transistor ya no funciona, porque empiezan a dominar las leyes de la cuántica”, explica.

A través de su programa de investigación Intel University Research, la multinacional estadounidense busca identificar nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia de los microprocesadores.

Una de las vías exploradas es la rama de la espintrónica, que aprovecha una propiedad peculiar de los electrones, llamada espín, no tomada en cuenta en la física clásica. Casanova explica que la explotación de esta característica en algunos materiales magnéticos permitiría diseñar chips en los que se incorporan tanto la unidad de almacenamiento de la información necesaria para la computación como la que ejecuta las operaciones lógicas.

De esta manera, el procesamiento sería más rápido que en la actualidad, ya que en las computadoras de hoy día las dos fases se cumplen en sitios distintos (el almacenamiento de la información, en la RAM o en el disco duro; las operaciones, en el microprocesador). “Intel calcula que así se obtendría un mejor rendimiento con menos energía, porque todo estaría en el mismo circuito”, explica Casanova.

Los materiales adecuados

Ahora el reto es identificar materiales que permitan aplicar esta tecnología, denominada MESO (acrónimo de Magnetoelectric Spin-Orbit), en un microprocesador real, porque los que existen actualmente “no son suficientemente buenos para ello”, asegura Casanova. Y esa es la misión actual de su equipo, formado por otras cinco personas de distintas nacionalidades, entre quienes se encuentra Isabel Arango.

Entre los materiales más prometedores, el investigador indica los aislantes topológicos, descubiertos recientemente. Estos elementos se comportan como conductores en la superficie y como aislantes en el interior.

Casanova, quien trabaja en el campo de la espintrónica desde hace una década, tuvo su primer contacto con INTEL durante un congreso celebrado en 2015 en Hong Kong.

Este mes, la multinacional formalizó la constitución de un consorcio que además integra a dos grupos de la Universidad de Berkeley y uno del centro francés CNRS/Thalès, fundado por el físico Albert Fert, premio Nobel en 2007 por sus descubrimientos en el campo de la espintrónica.
El proyecto terminará en 2022, y su objetivo “es conseguir en ese plazo un prototipo que funcione”, asegura el investigador, quien precisa que es muy difícil saber ahora cuándo esta nueva tecnología pueda estar lista para el mercado.

“En el futuro la computación necesitará una nueva tecnología revolucionaria para realizar un salto sustancial en términos de eficiencia energética” asegura en un vídeo grabado el pasado enero Ian Young, directivo de Intel encargado por la multinacional de la coordinación del consorcio. “Y nuestro trabajo junto al centro NanoGUNE puede jugar un papel importante en esta revolución”, añade. “Para nuestro grupo es una gran suerte y honor que un gigante como Intel crea que la investigación que estamos teniendo es interesante. De algún modo es una prueba de que la ciencia básica siempre puede ser útil para desarrollar una aplicación real”, concluye Casanova.

¿Qué es la lógica MESO?

Se han planteado varias alternativas para hacer frente al reto del límite físico de la tecnología CMOS y al del consumo energético, a la vez que se mejora la potencia de los ordenadores, teléfonos móviles, y demás gadgets tecnológicos. Una de las propuestas más maduras es la espintrónica, que cuenta con un gran potencial y está llamada a convertirse en una alternativa a la electrónica actual. “Los investigadores de Intel con los que colaboro han propuesto una lógica que permitiría mantener la Ley de Moore más allá del CMOS: la lógica MESO2”, apunta Casanova.

“La lógica MESO consta de dos partes. Una lee la información del bit magnético, en el que se pretende explotar un efecto cuántico muy singular denominado ‘acoplamiento espín-órbita’. La otra escribe el bit magnético a partir del efecto magnetoeléctrico de algunos materiales”, explica Casanova. “A nuestro equipo en NanoGUNE nos toca ahora encontrar los mejores materiales para que la señal que salga del bit magnético sea grande y el dispositivo sea factible tal y como está propuesto. El objetivo último del proyecto será el de integrar las dos partes en un dispositivo completo. “Las computadoras actuales tienen la memoria en un dispositivo (disco duro, RAM) y hacen las operaciones lógicas en otro (el microprocesador), por lo que se pierde tiempo y energía en transferir continuamente la información entre estos dos dispositivos. En un circuito MESO las dos partes están completamente integradas, y esto permitiría una gran mejora en el rendimiento”, destaca Casanova.

*Pie de foto: Grupo de investigadores de NanoGUNE que desarrolla el dispositivo MESO. Al centro Isabel Arango, a la Izquierda Felix Casanova