IBM y Siemens anunciaron una colaboración en investigación para avanzar en nanostack, la arquitectura de transistores con la que IBM rompió la barrera del nanómetro en junio. El objetivo es desarrollar las técnicas de diseño, simulación y litografía necesarias para fabricar estos chips a escala. IBM ya demostró que la arquitectura funciona; ahora el desafío es producirla.

Para entender por qué el anuncio importa, conviene empezar por lo básico.

Primero: qué es un transistor y por qué importa cuántos entran en un chip

El transistor es la pieza mínima de cualquier chip: un interruptor microscópico que deja pasar o corta la corriente, y que representa los unos y ceros con los que trabaja una computadora. Un procesador moderno tiene miles de millones de transistores. Cuantos más entran en el mismo espacio, más cálculos puede hacer el chip y menos energía gasta en cada uno.

Durante décadas, la industria avanzó achicando los transistores para poner más en la misma superficie. Ese camino tiene un límite físico: a medida que se acercan a la escala de los átomos, cada reducción cuesta más y rinde menos.

De construir a lo ancho a construir a lo alto

La respuesta de nanostack es la misma que dio la arquitectura urbana cuando se acabó el terreno: construir hacia arriba. En lugar de distribuir los transistores sobre una superficie plana, los apila y los desfasa en vertical.

Según IBM, es el primer diseño tridimensional de la industria basado en nanosheets, finísimas láminas de silicio que forman el canal por donde circula la corriente en los transistores más avanzados. La novedad es que cada capa apilada puede usar una combinación de materiales distinta, de modo que el rendimiento y la eficiencia energética de cada transistor se optimizan por separado.

El resultado, según la compañía, es una mejora en eficiencia energética, rendimiento y escalado de la memoria SRAM, la memoria ultrarrápida que vive dentro del propio procesador. En el nodo actual de 7 angstrom, la arquitectura permite ubicar casi 100.000 millones de transistores en un espacio del tamaño de una uña. Un angstrom equivale a una décima de nanómetro: la escala de un átomo.

Qué aporta cada empresa

IBM pone su trayectoria en la invención de dispositivos semiconductores y el desarrollo de la arquitectura. Siemens suma su experiencia en EDA (automatización del diseño electrónico, el software con el que se diseñan los chips), simulación de procesos, optimización de litografía y software de fabricación avanzada.

El trabajo conjunto se centrará en construir modelos virtuales de nanostack: simular cómo se comportarán los chips, optimizar los diseños y detectar problemas de fabricación antes de producir una sola oblea. En una industria donde cada prueba física cuesta tiempo y millones de dólares, anticipar los errores en una simulación es la diferencia entre llegar o no a la producción.

Por qué importa: la IA necesita más cómputo por vatio

Huiming Bu, vicepresidente de I+D en Tecnología de Silicio de IBM, describió nanostack como una plataforma que traslada el escalado de dispositivos del 2D al 3D, con la que la compañía busca sostener durante la próxima década el escalado lógico que demanda la inteligencia artificial.

Por su parte, Ankur Gupta, vicepresidente ejecutivo de la cartera EDA IC de Siemens, señaló que avanzar hacia la era del angstrom exige coordinar la física de los dispositivos con el software de diseño, el de fabricación y la producción, y consideró el diseño 3D de IBM un avance importante en ese camino.

En su presentación de junio, IBM estimó que nanostack podría ofrecer hasta un 50% más de rendimiento y hasta un 70% más de eficiencia energética que los chips actuales de 2 nanómetros, con producción comercial en unos cinco años. La alianza con Siemens apunta justamente a ese tramo: pasar del laboratorio a la fábrica, en un contexto en el que la IA ya está reordenando el mercado de memoria y almacenamiento.