El calor es el mayor enemigo de los ordenadores. Los chips que impulsan los procesadores contienen miles de millones de transistores que, al recalentarse, provocan drásticas caídas de rendimiento. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State, EE. UU.) ha desarrollado una solución innovadora: termómetros microscópicos integrados directamente en los chips.
El diseño, publicado este viernes en Nature Sensors, consiste en sensores tan pequeños que su tamaño es inferior al de la antena de una hormiga, capaces de medir cambios de temperatura en apenas 100 nanosegundos, millones de veces más rápido que un parpadeo humano. Según Saptarshi Das, profesor de ingeniería y autor principal del estudio, el dispositivo es de bajo consumo, fácilmente miniaturizable y puede integrarse por miles en un solo circuito, abriendo la puerta a una monitorización térmica extremadamente precisa.
Sensores de dimensiones atómicas
Los investigadores emplearon materiales bidimensionales (2D), con apenas unos átomos de espesor, concretamente tiofosfatos bimetálicos, nunca antes utilizados en sensores térmicos. Esta innovación permite colocar miles de sensores en un solo chip, midiendo la temperatura de los transistores elementos que controlan el flujo de electricidad con eficiencia sin precedentes.
“El truco fue aprovechar el movimiento de iones en los transistores, normalmente indeseable, para mejorar la detección térmica. Así, logramos un sensor compacto y extremadamente preciso”, explica Das.
Eficiencia energética
El diseño no solo es cien veces más pequeño que los sensores tradicionales, sino también hasta 80 veces más eficiente energéticamente, ya que no requiere circuitos adicionales ni convertidores de señal. El equipo fabricó estos sensores en el Laboratorio de Nanofabricación del Instituto de Investigación de Materiales, demostrando que su integración directa en los chips es viable.
Para los investigadores, este desarrollo es solo el primer paso. Das considera que la misma tecnología podría servir para crear sensores capaces de medir información química, óptica o física en un formato igualmente compacto. “Es una prueba de concepto que demuestra que el monitoreo directo en el chip no solo es posible, sino que es el siguiente paso lógico para la informática de alto rendimiento”, concluye.
