Revolución en los Semiconductores: China produce el primer InSe bidimensional a escala industrial y redefine el futuro de la computación
Semiconductor bidimensional de seleniuro de indio (InSe) a escala industrial. (Universidad de Pekín)
Un avance técnico sin precedentes en la ciencia de materiales ha sido anunciado por investigadores de la Universidad de Pekín: la síntesis industrial de obleas bidimensionales de seleniuro de indio (InSe), un material que supera las limitaciones físicas del silicio y abre una nueva era en el diseño de microprocesadores. Publicado en la revista Science, este hallazgo no solo constituye un hito en el crecimiento de cristales bidimensionales, sino que también posiciona a China a la vanguardia del desarrollo tecnológico global en semiconductores, con implicaciones directas en inteligencia artificial, computación cuántica y soberanía tecnológica.
La era post-silicio en la electrónica de vanguardia
Durante más de cinco décadas, el silicio ha sido el pilar fundamental de la industria electrónica global. Su ubicuidad en microchips, transistores y dispositivos digitales ha sustentado la expansión de la era de la información. Sin embargo, el continuo proceso de miniaturización —conforme a la Ley de Moore— ha llevado a este material a un límite físico y térmico difícil de superar.
En respuesta a esta crisis de escalabilidad, múltiples grupos de investigación han explorado nuevos materiales bidimensionales, entre ellos el InSe, una estructura atómica compuesta por una sola capa de átomos de indio y selenio. Aunque sus propiedades electrónicas lo convierten en un candidato ideal para sustituir al silicio, hasta ahora era considerado inviable para su producción industrial debido a dificultades inherentes a su síntesis.
Avance tecnológico: síntesis de obleas de InSe mediante conversión sólido-líquido-sólido
El equipo de la Universidad de Pekín ha superado una barrera histórica mediante un proceso de fabricación denominado conversión sólido-líquido-sólido, optimizado para mantener una estequiometría atómica exacta 1:1 entre el indio y el selenio, condición esencial para la estabilidad estructural del material.
Fases del proceso:
Deposición inicial: Formación de una película delgada de InSe sobre sustratos de zafiro mediante pulverización catódica.
Encapsulamiento: Recubrimiento con indio metálico de bajo punto de fusión.
Reacción térmica: Calentamiento a ~550 °C en cámara sellada de cuarzo, donde ocurre una disolución parcial del InSe inicial y su recristalización controlada.
Resultado: Obleas de 5 cm con estructura cristalina uniforme, alta pureza de fase y homogeneidad de espesor.
La cristalinidad obtenida supera todos los registros previos en materiales bidimensionales, y ha sido reconocida por Science como un “avance decisivo en la ingeniería de cristales”.
Propiedades electrónicas superiores: el InSe frente al silicio
Las pruebas funcionales han revelado un comportamiento eléctrico sobresaliente, especialmente en dispositivos con longitudes de puerta inferiores a 10 nanómetros, donde el silicio y otros semiconductores tienden a degradarse.
Características destacadas:
Bajo voltaje de operación: Reduce significativamente el consumo energético por transistor.
Alta movilidad electrónica: Favorece la velocidad de transporte de carga.
Relación ON/OFF elevada: Mejora la precisión lógica y reduce el error binario.
Transporte balístico a temperatura ambiente: Minimiza la dispersión y pérdidas de energía.
Bandgap óptimo: Apropiado para arquitectura CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor).
Estas propiedades hacen del InSe un material estratégico para la implementación de chips de bajo consumo y alta velocidad, aplicables en campos como IA, neurocomputación, sistemas embebidos y sensores inteligentes.
Implicaciones geoestratégicas: hacia la soberanía tecnológica china
Este descubrimiento no puede desvincularse del contexto geopolítico. Actualmente, China enfrenta restricciones impuestas por EE.UU. en el acceso a microchips avanzados, particularmente aquellos fabricados por Nvidia, Intel o TSMC, empresas que dominan la cadena global de suministro en tecnologías clave.
La posibilidad de fabricar chips de última generación sin depender del silicio occidental coloca a China en una posición de autosuficiencia tecnológica estratégica, al tiempo que refuerza su capacidad para impulsar una inteligencia artificial autónoma, como DeepSeek, diseñada para operar con una fracción de la energía utilizada por modelos como GPT o Gemini.
El InSe podría actuar como un catalizador para una IA ecológica, reduciendo el impacto de los centros de datos y permitiendo arquitecturas de menor huella energética.
Futuro proyectado: chips tridimensionales y apilamiento funcional
El potencial del InSe no se limita a su bidimensionalidad. El equipo de investigación trabaja actualmente en la síntesis de materiales 2D apilables, con el objetivo de construir chips verticales de múltiples capas funcionales, lo que marca una transición hacia:
Arquitecturas 3D monolíticas
Procesamiento heterogéneo
Interconexiones cuánticas verticales
Diseños neuromórficos
Estas nuevas configuraciones podrían revolucionar completamente la estructura convencional de los circuitos integrados, optimizando el espacio, la disipación térmica y el procesamiento paralelo.
La síntesis a gran escala del seleniuro de indio (InSe) por parte de investigadores chinos representa un cambio de paradigma en la ciencia de materiales y la ingeniería de semiconductores. Más allá de su rendimiento técnico sobresaliente, este logro redefine las reglas del juego tecnológico global, abriendo un escenario donde la supremacía computacional del futuro puede originarse en Asia.
Si el InSe logra integrarse comercialmente en los ecosistemas de fabricación electrónica, nos enfrentamos a una transición histórica post-silicio, con repercusiones profundas en todos los sectores dependientes de la computación avanzada.
Referencias ⬇️
Li, L., et al. (2024). Wafer-scale single-phase InSe films by solid–liquid–solid conversion. Science, 385(6654). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu3803
News Center, Peking University (2024). Peking University achieves a major breakthrough in 2D semiconductor synthesis. https://newsen.pku.edu.cn/news_events/news/research/15046.html
