Desarrollan el primer microprocesador 3D real

Si bien las computadoras cuánticas y de fibra óptica son candidatas ideales para reemplazar a las actuales máquinas basadas en chips de silicio, sus posibilidades están en un futuro distante. Mientras tanto, una tecnología clave que se mantiene inexplorada es la de los chips 3D, la cual tiene el potencial para seguir extendiendo la Ley de Moore muchos años más.

Hoy en día, virtualmente todos los chips disponibles en el mercado se basan en diseños planos, bidimensionales. Si bien estos diseños resultan eficientes desde la perspectiva del enfriamiento, ofrecen limitaciones definitivas en términos de recursos de cómputo por unidad de superficie. Un chip tridimensional podría, en teoría, ser mucho más compacto, manteniendo el mismo grado de eficiencia. Como valor agregado, los chips 3D podrían reducir defectos, ya que las mayores superficies hacen que los chips sean más propensos a presentar fallas. Además, las interconexiones más cortas entre componentes reducirían las demoras de propagación.

Si bien han aparecido algunos diseños de chips que afirman ser 3D, en general se trata de chips apilados con algunas interconexiones entre ellos, sin que exista una interoperación masiva entre las capas apiladas. Ahora, la universidad estadounidense de Rochester demostró el que probablemente sea el primer diseño de procesador 3D real. El chip está optimizado en tres dimensiones y corre a 1,4 GHz. Su diseño único lo convierte en el primer chip en ofrecer funcionalidad plena en tres dimensiones, en tareas que involucran sincronización, distribución de energía y señalización en largas distancias.

“Yo lo llamo un cubo, por que ya no se trata de un chip”, dijo Eby Friedman, profesor de ingeniería informática y eléctrica en Rochester, y director del proyecto de procesador. “Esta es la forma en que la computación deberá hacerse en el futuro. Cuando los chips se juntan unos con otros, pueden hacer cosas que jamás podrían hacerse con chips 2D comunes”.

Friedman trabajó con el estudiante de ingeniería Vasilis Pavlidis para desarrollar el diseño, quien opina que la ley de Moore (que dice que la cantidad de transistores en los chips se duplica cada 18 meses) podría llegar a un callejón sin salida en el mundo 2D, pero podría continuar su vigencia al considerar las tres dimensiones.

La parte más complicada del diseño, según dicen los investigadores, es lograr que los niveles del chip interactúen correctamente. Friedman compara el problema con un escenario en el que un microprocesador estándar es como un sistema de tránsito vehicular, y el procesador 3D es como tres o más sistemas de tránsito vehicular colocados uno sobre el otro, coordinando el tránsito entre los niveles.

El futuro de los chips es vertical, en la opinión de Friedman. “¿Llegaremos a un punto en el que no podremos escalar circuitos integrados más pequeños? Horizontalmente, sí”, explica el facultativo. “Pero comenzaremos a escalar verticalmente, y eso nunca se detendrá”.