Todas las ideas en ciencia son válidas, hasta que se demuestra lo contrario, evidentemente. La Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (KEK) en Tsukuba, Japón, está explorando usar un acelerador de particular para fabricar chips. La idea es utilizar un acelerador lineal de recuperación de energía (ERL) para generar láseres de electrones libres (FEL) y así fabricar procesadores.
Actualmente, Intel, TSMC o Samsung utilizan enormes máquinas basadas en un proceso de litografía EUV. Estas grandes máquinas «imprimen» los chips sobre las obleas de silicio mediante un complejo proceso de fabricación.
Estas máquinas utilizan una fuente de luz EUV de plasma producido por un láser (LPP) especial. Debes saber que existen otros métodos de producción de chips, pero este es el más avanzado. La idea de los japoneses es crear un láser basado en un acelerador de partículas lineal que ofrece prácticamente los mismos resultados que el proceso EUV.
Japón planea hacer chips con un acelerador de partículas
Seguramente, cuando has leído acelerador de partículas has imaginado algo similar al del CERN. Este es un enorme acelerador de particular circular que está enfocado en detección de ciertas partículas. Los japoneses proponen usar otro tipo de aceleradores, denominados lineales.
Concretamente, pretenden usar un acelerador lineal de recuperación de energía (ERL) para fabricar procesadores. Dicen que este mecanismo permite reducir en decenas de kilovatios el consumo de energía para la fabricación con respecto a las máquinas EUV.
ERL tiene un sistema de funcionamiento muy diferente a la herramienta EUV. Para empezar, hace uso de un cañón que inyecta de electrones en un tubo enfriado criogénicamente, donde las cavidades de RF superconductoras se aceleran. Los electrones pasan por un mecanismo especial que permite emitir luz que se amplifica.
Los electrones «gastados» regresan al acelerador en una fase opuesta. Se transfiere la energía restante a los electrones que acaban de inyectarse antes de ser eliminados en un «vertedero» de rayos. Permite que el sistema pueda usar la misma cantidad de electricidad para acelerar más electrones. Es un mecanismo altamente eficiente y rentable para generar un láser de potencia extrema.
KEK destaca que la construcción de estos nuevos sistemas ERL tienen un coste de construcción de unos 260 millones de dólares. Esto supone un sobre coste de unos 50 millones de dólares con respecto a la máquina EUV más potente. La ventaja competitiva de estos nuevos sistemas sería la gran reducción de energía y la reducción de los costes de mantenimiento. Se estima que las máquinas de litografía EUV tienen un mantenimiento anual de 25.7 millones de dólares.
Debes saber que los FEL y ERL tienen varios «pequeños» problemas. Los aceleradores de partículas lineales de recuperación de energía son gigantescos. Son bastante más grandes que cualquier máquina de litografía EUV, que son relativamente compactas.
Además, estos aceleradores requieren de un conjunto de espejos extremadamente complejo para guiar la radiación EUV a las herramientas litográficas sin perdida significativa de potencia. Este mecanismo aún no ha sido desarrollado y, como es lógico, se desconoce cuál sería el coste.
En resumidas cuentas, es una idea interesante y bastante innovadora, pero que está muy lejos de desarrollarse. Existen muchos problemas y desafíos, mientras que las máquinas EUV modernas ya son muy conocidas y son «sencillas» de fabricar.
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