Microprocesadores de plástico flexible

Científicos del área electrónica orgánica del Imec, un centro de investigación belga especializado en nanoelectrónica y nanotecnología, presentaron en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido en San Francisco el primer microprocesador flexible construido con semiconductores orgánicos. Se trata del primer micro hecho de plástico, con un bus de 8 bits y 4 mil transistores en su interior. A pesar de que solo ejecuta unas seis instrucciones por segundo, sus creadores creen que tiene un gran futuro por delante.

Hace unos días tuvo lugar la International Solid-State Circuits Conference (Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido) en el Hotel Marriot de San Francisco (EE. UU.). Entre los avances presentados, como es habitual, se destacaron los relacionados con las tecnologías relacionadas con los semiconductores en general y los microprocesadores en particular. Una exposición que llamó mucho la atención fue la que realizaron los científicos belgas del área electrónica orgánica del Imec, un centro de investigación holandés especializado en nanoelectrónica y nanotecnología, quienes presentaron “el primer microprocesador del mundo hecho con semiconductores orgánicos”. Según puede verse en el sitio del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), la institución organizadora del evento, este chip se diferencia fundamentalmente de todo lo conocido en su flexibilidad: los materiales que intervienen es su construcción le permiten doblarse como si fuese una hoja de celofán.

Técnicamente, el microprocesador no es más que una curiosidad. Está constituido por unos cuatro mil transistores -aproximadamente el número que posee un Intel 8080 de 1974, como el que utilizaban ordenadores de la talla del Altair 8800 o el IMSAI 8080– y posee un bus de 8 bits. Su velocidad es incluso menor a la de un procesador construido con reles, ya que solo es capaz de ejecutar unas seis instrucciones por segundo. Sin embargo, y pesar de todas estas limitaciones, un microprocesador flexible, capaz de adaptar su forma a la superficie sobre la que es colocado posee un gran potencial, ya que podría integrarse -por ejemplo- junto a una pantalla flexible para dar lugar a un ordenador plegable o enrollable. No debemos olvidar que se trata de un prototipo, básicamente una muestra de lo que esta tecnología podría llegar a hacer. Aún no se ha avanzado lo suficiente como para mejorar ni su velocidad ni su tamaño, pero su flexibilidad ha despertado el interés de la comunidad electrónica que se dio cita en el Marriot.

Pero no todas son rosas. Mientras que los transistores de silicio son extremadamente estables y predecibles, sus pares orgánicos utilizados por Imec para construir este microprocesador son -bajo determinadas condiciones- impredecibles. Esta característica hace que sea bastante complicado determinar que voltaje representa un “0” lógico y cual un “1”. Jan Genoe, uno de los investigadores del equipo que desarrolló este chip, explica que tuvieron que agregar una compuerta lógica extra en cada transistor para “nivelar” su salida. El microprocesador es una especie de sándwich compuesto por varias capas. La primera de ellas es un sustrato de 25 micrómetros de espesor, fabricado con tereftalato de polietileno, un plástico muy flexible comercialmente conocido como PET. La segunda capa contiene un circuito trazado con tecnología de 25 nanómetros hecho de oro, sobre la que se apoya la siguiente capa, un aislante orgánico. Encima de todo esto se encuentra otra capa de circuitos de oro, y -a modo de “tapa”- una última capa de semiconductores orgánicos hechos de pentaceno. El resultado es un chip que puede doblarse sin que su funcionamiento se vea afectado.

Durante la demostración, los ingenieros del Imec ejecutaron un programa compuesto por solo 16 instrucciones que que calculaba promedios. El “rendimiento” del procesador es extremadamente pobre -sus seis instrucciones por segundo no pueden compararse con los cientos de miles que ejecuta un microprocesador tradicional moderno- pero fiable. El reto que enfrentan los belgas consiste en elevar en varios ordenes de magnitud esta velocidad, para que su chip sea realmente útil. Su flexibilidad podría originar un nuevo nicho para la electrónica, con sensores inteligentes flexibles que se podrían “envolver” sobre tuberías, sobre productos farmacéuticos o incluso sobre los alimentos, indicando si el contenido de un paquete se encuentra en buen estado o debe desecharse. Se espera que estos chips, de unos 25 micrómetros de espesor, tengan un costo unas diez veces menor que el de un circuito integrado de silicio de la misma potencia. Si logra desarrollarse un proceso de fabricación basado en las conocidas técnicas de fotolitografía, veremos microprocesadores plásticos flexibles y baratos dentro de poco tiempo.