- Imec establece un nuevo récord mundial en la densidad de circuitos superconductores, alcanzando 3.8 millones de uniones de Josephson por centímetro cuadrado.
- El nuevo circuito utiliza niobio-tantalio-nitruro, permitiendo la instalación de más componentes de computación en un espacio reducido.
- Los sistemas superconductores permiten una alta densidad de computación y ancho de banda, lo cual es especialmente importante para los centros de datos.
- Imec está desarrollando tecnologías que pueden integrarse con los métodos de fabricación de semiconductores existentes.
Imec ha anunciado que ha establecido un nuevo récord mundial en la densidad de sus circuitos superconductores, comprimiendo 3.8 millones de uniones de Josephson en un área de un centímetro cuadrado. El centro de investigación también ha fabricado cables superconductores con un ancho de solo 30 nanómetros. Imec presentó estos dos logros en la Conferencia de Aplicaciones de Superconductividad de 2026 (ASC), resultados que podrían ayudar a la expansión de la tecnología superconductora hacia sistemas de computación de alto rendimiento en el futuro, al mismo tiempo que apoyan las cargas de trabajo de alta demanda de los centros de datos modernos en Estados Unidos.
Materiales y diseño del nuevo circuito
El nuevo circuito utiliza niobio-tantalio-nitruro (NbTiN), y Imec construye estos circuitos en tres capas de metal. El diámetro de las uniones de Josephson más pequeñas es de solo 150 nanómetros. Estos componentes diminutos permiten a los ingenieros instalar más elementos de computación en un espacio más reducido. Las uniones de Josephson son similares a interruptores electrónicos muy rápidos que pueden procesar señales con un consumo de energía mínimo. Esta eficiencia hace que los circuitos superconductores sean atractivos para la computación de alto rendimiento. Imec espera que esta tecnología finalmente logre un ahorro significativo de energía en comparación con los chips CMOS tradicionales.
Los sistemas superconductores también permiten una mayor densidad de computación y ancho de banda. A medida que los centros de datos manejan cargas de trabajo cada vez más pesadas, estas ventajas se vuelven cada vez más importantes. Este enfoque es especialmente útil para sistemas de computación donde el consumo de energía para la transmisión de datos es alto. Los circuitos superconductores pueden procesar señales a velocidades extremadamente altas, reduciendo así ciertas pérdidas.
Ventajas y desafíos de los circuitos superconductores
Imec también demostró cables de NbTiN de tres capas, siendo el cable más estrecho de solo 30 nanómetros de ancho, aproximadamente 10 veces más delgado que el cable utilizado en la tecnología superconductora de niobio tradicional. Cables más pequeños ayudan a los ingenieros a incluir más conexiones en el mismo espacio, transmitiendo señales entre diferentes partes del circuito y conectando componentes a través de múltiples capas. El material superconductor tiene otra gran ventaja: transmite corriente con una resistencia casi nula a temperaturas extremadamente bajas, lo que significa que hay muy poca pérdida de energía cuando las señales se mueven dentro del sistema, ayudando a los ingenieros a enfrentar la creciente demanda de energía de los sistemas de computación grandes.
Imec también puede ajustar las características eléctricas de sus uniones y cables, lo que proporciona a los ingenieros una mayor flexibilidad en el diseño de circuitos para diferentes aplicaciones. Imec está utilizando un proceso de fabricación de semiconductores de 300 milímetros para desarrollar esta tecnología, lo que coincide con el tamaño de oblea ampliamente utilizado en la producción moderna de chips. Esta compatibilidad podría facilitar que la investigación se integre con los métodos de fabricación de semiconductores existentes, al mismo tiempo que proporciona un camino para construir circuitos superconductores más grandes y complejos.
El centro de investigación también está realizando investigaciones sobre integración 2.5D y 3D, métodos que permiten que diferentes componentes trabajen juntos en sistemas altamente integrados. Richard Rouse, director del programa de superconducción digital de Imec, afirma que el programa está dirigido a fábricas, grandes centros de datos y empresas de sistemas. Esta tecnología podría eventualmente ir más allá del ámbito de la computación de alto rendimiento y los centros de datos, y Imec también ve potencial en áreas como la computación cuántica, la fotónica y la computación neuromórfica.
Sin embargo, el hardware superconductor todavía enfrenta un gran desafío: estos circuitos generalmente requieren temperaturas extremadamente bajas para mantener su estado superconductor, lo que hace que su implementación sea más difícil que la de los chips tradicionales. Según Imec, la densidad de 3.8 millones de uniones es la primera de su tipo a este nivel, y la demostración de cables de 30 nanómetros apunta hacia sistemas superconductores más pequeños y compactos.
Potencial de aplicación y desafíos de la tecnología superconductora
La tecnología de circuitos superconductores de Imec muestra un gran potencial en la computación de alto rendimiento y en los centros de datos, especialmente para aumentar la densidad y la eficiencia de la computación en espacios más pequeños. El éxito de esta tecnología no solo ayuda a satisfacer la creciente demanda de energía, sino que también podría impulsar el desarrollo de áreas emergentes como la computación cuántica y la fotónica. Sin embargo, la dependencia de los circuitos superconductores de las bajas temperaturas sigue siendo un obstáculo importante para su aplicación generalizada, lo que hace que su implementación sea más desafiante en comparación con los chips tradicionales.