Entrevista con Tomás Palacios

Hace unos días conocimos la noticia de que gracias a un nuevo material llamado grafeno podríamos aspirar a contar con procesadores cuyas frecuencias llegaran a los 1.000 GHz. Hemos entrevistado a Tomás Palacios, responsable de la investigación. Este científico e investigador español lleva ya varios años como profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica del prestigioso MIT, y nos ha dado más detalles sobre sus descubrimientos.

A finales del mes de marzo se propagó la noticia de un nuevo descubrimiento en el área de la electrónica que podría tener una aplicación práctica realmente prometedora. Gracias a las propiedades de un material recientemente descubierto llamado grafeno se podrían diseñar multiplicadores de frecuencia mucho más eficientes y que entre otras cosas podrían ser aplicados en los procesadores actuales.

Tomás Palacios. Fuente: MIT.

Uno de los responsables de esta investigación ha sido Tomás Palacios, un joven profesor español del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts con el que nos pusimos en contacto para hablar del tema. A continuación podéis encontrar la entrevista que mantuvimos a través del correo electrónico.

MuyComputer: En primer lugar, nos gustaría que te presentaras brevemente y nos contaras cosas sobre tu carrera y experiencia recientes, y cómo has acabado trabajando en el MIT.

Tomás Palacios: Yo estudié Ingeniería de Telecomunicaciones en la Universidad Politecnica de Madrid y en el 2002 me fui a la Universidad de California – Santa Bárbara para trabajar en mi doctorado. Durante mi doctorado desarrollé transistores para altas frecuencias en un nuevo semiconductor llamado nitruro de galio (GaN). Acabé el doctorado en el 2006 y ese mismo año acepté una plaza de profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica del MIT. Desde entonces estoy en Boston y mi grupo trabaja en el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos para aumentar la velocidad de las comunicaciones y microprocesadores.

MC: ¿Cuánto tiempo llevais tú y tu equipo trabajando en el uso del grafeno para este tipo de componentes?

TP: Empezamos a trabajar con el grafeno en el 2007. El grafeno se descubrió en el año 2004.

Chip fabricado con grafeno. Fuente: MIT.

MC: ¿Podrías explicar los principios básicos que hacen que el grafeno constituya una solución especialmente adecuada para esta investigación?

TP: El grafeno es el semiconductor con las mejores propiedades de transporte que se conocen. Por ejemplo, los electrones se mueven entre 10 y 100 veces más rápido que con el silicio. Por ello, es un material muy adecuado para aplicaciones de alta frecuencia.

MC: ¿Es cierto que una posible implementación práctica de esta tecnología podría ser aplicada a la fabricación de procesadores para lograr frecuencias de 500 o 1.000 GHz? ¿Qué requisitos deberían cumplir esos procesadores?

Actualmente, nuestros dispositivos funcionan a bajas frecuencias ya que no hemos optimizado el diseño. Estamos trabajando en una nueva version que funcionará a frecuencias mucho más elevadas. Aunque es cierto que estos multiplicadores de frecuencia pueden encontrar aplicaciones en microprocesadores, yo creo que las aplicaciones más inmediatas están en el campo de las comunicaciones inalámbricas y sensores.

Efecto de la multiplicación de frecuencias. Fuente: MIT.

MC: ¿Ha habido algún tipo de contacto con Intel o AMD (u otros fabricantes "convencionales") al respecto? ¿Ves posible la utilización práctica a corto plazo por parte de dichos fabricantes?

TP: IBM tiene su propio grupo de investigación en grafeno. Están muy interesados en este material. [N. del Ed.: lo demuestran avances como el que presentaron en diciembre de 2008]

MC: ¿Cuáles son las limitaciones del grafeno? ¿Son resolubles?

TP: Uno de los problemas principales es el conseguir láminas de grafeno de suficiente tamaño. En nuestros dispositivos hemos utilizado pequeños fragmentos de grafeno de unas 20 micras cuadradas. Por supuesto, si queremos comercializar esta tecnología necesitamos cubrir con grafeno obleas de 300 mm de diámetro. Nuestro grupo está colaborando con el grupo de la profesora Jing Kong en el MIT para resolver este problema.

Estructura de un transistor basado en grafeno. Fuente: MIT.

MC: Es evidente que la aplicación práctica del grafeno va mucho más allá del mundo de los microprocesadores. ¿Podrías ofrecer algunos ejemplos de escenarios reales en los que el grafeno ofrecerá sus ventajas?

TP: El grafeno puede tener importantes aplicaciones en los campos de biosensores y comunicaciones moviles. En estos dos campos es muy importante el poder generar señales de muy altas frecuencias y el grafeno podría ser la solución.

MC: ¿Cuáles son los próximos pasos que abordaréis en vuestra línea de investigación?

TP: Estamos centrados en mejorar la frecuencia de nuestros dispositivos y en aumentar su eficiencia, es decir, la energía que tenemos que usar para que el dispositivo funcione.

Los investigadores Tomás Palacios (izda.) y Jing Kong examinan el funcionamiento del multiplicador de frecuencias en el osciloscopio. Fuente: MIT.

MC: Saliendo un poco del tema de las investigaciones sobre el grafeno, me gustaría conocer tus opiniones sobre el mercado de los procesadores actuales para usuarios finales, y más concretamente en los desarrollos de Intel y AMD. Estamos asistiendo a una nueva carrera tecnológica en la que lograr la máxima frecuencia de reloj ya no es el objetivo de dichas CPUs, y en su lugar hemos pasado a una singular carrera por lograr el máximo número de núcleos por procesador. ¿Estimas que esa tendencia se mantendrá a medio plazo, o ves otros paradigmas de diseño de microprocesadores que afecten a estas tendencias?

TP: La razón por la que estamos yendo a arquitecturas multi-núcleo es porque cada vez es más difícil reducir el tamaño de los transistores y mejorar su velocidad. Yo creo que este paradigma va a continuar aunque nuevos materiales como el grafeno pueden ayudar a mejorar los transistores. El problema está en cómo comunicar los microprocesadores entre sí. Cuantos más tengas, mayor será la distancia entre ellos y mayor el tiempo de comunicacion.

MC: ¿Cuáles crees que son los límites de las tecnologías litográficas actuales? Intel y AMD prometen dar el salto a los 32 nm en 2010-2011, pero ya se están fabricando chips de memoria con escalas aún menores, de modo que… ¿dónde está la barrera? ¿Podría el grafeno u otros complementos del silicio extender la validez de la ley de Moore?

Creo que será difícil bajar de 22 nm, pero seguro que se consigue al final. Es difícil saber dónde esta la barrera, pero será necesario introducir nuevos materiales para conseguir que los transistores no sólo sean más pequeños, sino que también funcionen más rápido.