El calor es el longevo 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 alternativa 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 calcular cambios de temperatura en al punto que 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 al punto que unos átomos de espesor, concretamente tiofosfatos bimetálicos, nunca ayer utilizados en sensores térmicos. Esta innovación permite colocar miles de sensores en un solo chip, midiendo la temperatura de los transistores instrumentos que controlan el flujo de electricidad con eficiencia sin precedentes.

“El truco fue beneficiarse 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 además hasta 80 veces más eficaz 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 crecimiento es solo el primer paso. Das considera que la misma tecnología podría servir para crear sensores capaces de calcular 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 posterior paso natural para la informática de suspensión rendimiento”, concluye.