60 años del primer transistor

Hace ya 60 años, los pioneros de la era digital creaban el que iba a ser, componente clave y uno de los inventos revolucionarios del siglo XX, a la altura sólo de otros grandes descubrimientos: el transistor.

El transistor fue desarrollado, mejor dicho, creado en las instalaciones de los laboratorios Bell. El transistor es la pieza fundamental de la que se componen los microprocesadores actuales, los que todos tenemos en el corazón de nuestra placa base. Pero recordemos que los microprocesadores no sólo son el núcleo de los Pcs, están presentes en prácticamente todos los aspectos de la vida humana: coches, hospitales, industria, etc. No van errados quienes se afirman en la importancia de este invento.

Originalmente, su primer uso fue amplificar señales de audio en aparatos de radio, de ahí el nombre que adquirieron esos dispositivos:”radiotransistores”. Estos aparatos contenían cuatro transistores en total. De ahí se pasó después de décadas, a los 2.300 transistores del primer chip Intel, destinado al proceso en ordenadores y finalmente, estamos en la era de los 45 nanómetros de 2007, que albergan 820 millones de transistores. Resulta sorprendente saber que, en el tamaño de un glóbulo rojo humano pueden caber hasta 300 de estos últimos transistores).

El transistor fue como tal creado durante los últimos años de 1947, tan sólo dos años después de la Segunda Guerra Mundial. Aunque su primera tarea consistiera en la aplicación sobre señales de audio, su auténtica potencia radicó en su uso como pequeños conmutadores en circuitos integrados.

Los nuevos procesadores con microarquitectura Intel Core, no sólo han aumentado la capacidad total de transistores sino que, han reducido su consumo energético.

Sus creadores eran compañeros de trabajo en las oficinas e instalaciones de los laboratorios Bell: John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley, premiados con el Nobel de Química en el año 1956. En cambio el nombre de “transistor” se debe a John R. Pierce.

El transistor ejerce las funciones de interruptor, con dos posiciones, on y off(1 y 0). El primer transistor fue construido a base de germanio y la corriente se transmitía sobre la superficie del semiconductor. Como ya hemos dicho antes, su primera aplicación fue la amplificación de la señal eléctrica en sustitución de las enormes válvulas termoiónicas al vació. El primer modelo de radio con transistor se lanzó al mercado americano en el 1954, aumentando la portabilidad de la información y el ocio favoreciendo enormemente la difusión de la música de los 50 por todas partes. La llamaron la generación del “Rock’n Roll”.

A finales de los 50 los transistores eran utilizados en teléfonos, radios y ordenadores pero aún eran demasiado grandes para evolucionar a una generación mejorada de dispositivos. Dos hombres, Jack Kilby y Robert Noyce descubrieron por separado la forma de integrar transistores en circuitos integrados(se denominó a esto procesador). Gordon Moore, cofundador con Noyce de la empresa fabricante de procesadores Intel en 1965, declaró la “Ley de Moore”. Esta ley, todavía vigente hoy en día, establece que la cantidad de transistores utilizados en un procesador se duplica cada dos años.

Para mantener el ritmo de crecimiento exponencial de la Ley de Moore, los ingenieros de Intel se han visto obligados a elaborar nuevas fórmulas mejoradas para reducir al máximo el espacio de los transistores. Esto, ha llevado a que la parte fundamental del transistor, una pieza de dióxido de silicio (SiO2)que funciona como aislante entre la puerta y el canal por donde fluye la energía, ha llegado a un tamaño máximo, imposible de reducir, de 1,2 nanómetros(5 átomos). El problema fue que al reducirse el grosor de la capa aislante se producían fugas de energía, generando un aumento del consumo eléctrico y con ello un aumento del calor.

Intel encontró la solución en aumentando el grosor de la capa aislante, pero a base de utilizar otro metal:el hafnio. Por primera vez en cuarenta años, Intel no utilizaba el dióxido de silicio para la capa aislante. Pero este material era incompatible con la puerta del transistor, y los nuevos procesadores tenían un rendimiento inferior a los de la generación anterior. Del mismo modo, Intel utilizó una nueva fórmula(que se guarda con el máximo celo) para crear la puerta. En 2007, Intel lanzó los nuevos procesadores con tecnología de 45 nanómetros y que utilizaban los nuevos materiales antes comentados. Esta nueva generación permite casi duplicar los transistores distribuidos sobre la misma superficie. Al ser más pequeños que los de la generación anterior, estos nuevos transistores utilizan un 30% menos de energía, reduciendo de estas forma el consumo.