Aunque no sea algo muy visible, la industria electrónica lleva tiempo buscando un reemplazo para el veterano silicio. El material que lleva décadas usándose como la base de los productos electrónicos está cada vez más cerca de su límite teórico, y desde hace tiempo hay desarrollos en marcha para encontrar el que sería el siguiente gran paso evolutivo en la industria.
Una de las opciones que hay sobre la mesa es la del arseniuro de Galio, un semiconductor bastante curioso que, bajo las circunstancias adecuadas, permite una mayor conductividad que el propio silicio. Pero otro de los componentes alternativos al silicio está más próximo a la realidad, y ese componente no es otro que el nitruro de Galio. Sí, galio por todas partes. Veamos por qué es tan interesante.
¿Qué es el nitruro de Galio?.
Se trata de una aleación binaria de semiconductores. Por un lado encontramos el nitrógeno y por otro el galio, y cuando se combinan forman un material bastante duro y resistente con una estructura cristalina. Así, también tiene a su favor ser un material con propiedades ópticas al contrario del opaco silicio, que es el material que ahora se usa como base de multitud de componentes electrónicos.
El nitruro de galio no es un desconocido ni un recién llegado a la industria, y la prueba es que lleva décadas en uso como parte fundamental de las luces LED (es de los pocos capaces de emitir luz azul) e incluso en lectores de Blu-ray. El nitruro de galio cuenta además con el ancho de banda entre sus puntos fuertes, pues con 3.4eV^2 puede emplearse desde en dispositivos optoelectrónicos hasta en dispositivos de alta frecuencia.
El nitruro de galio se acerca al móvil.
Ya en 2018, un muy reconocido fabricante de baterías externas para móviles, portátiles y otros accesorios, puso en circulación un cargador cuya principal característica era la de emplear nitruro de galio, GaN, como reemplazo del silicio para su electrónica interna. Esto propició, entre otras cosas, que el cargador tuvese un tamaño más reducido del habitual gracias a otra de las características del nitruro de galio: al ser más eficiente, puede hacer lo mismo que el silicio con un tamaño más compacto, o multiplicar su eficiencia en el mismo tamaño.
Según un informe de la Universidad de Bristol, que tiene un proyecto para el estudio del nitruro de galio, dejo claro que los componentes fabricados sobre GaN son más eficientes que aquellos construidos sobre silicio. Así que los componentes con GaN no sólo pueden ser (y ya son) más pequeños que aquellos basados en el silicio sino que también son más eficientes: pierden menos energía y también necesitan menos energía para funcionar.
Así pues, el nitruro de galio, cuyo uso sigue en estudio y su aplicación continúa en proceso de perfeccionamiento, podría reemplazar al silicio a medio plazo pese a que éste es un material ya muy maduro y confiable en la industria. Su aplicación es posible no sólo en procesadores sino también en todo tipo de semiconductores que forman parte de la construcción de ordenadores y móviles. Memorias más pequeñas, almacenamientos más compactos, sensores de cámara más finos y procesadores aún más densos. Todo ello de forma más eficiente a nivel energético. Veremos cuánto tarda la industria en aplicar el nitruro de galio en serio.
España entra en la carrera por este componente.
La multinacional española líder en consultoría tecnológica, defensa, transporte y gestión del tráfico aéreo, Indra Sistemas, anunció el inicio del levantamiento de la primera fábrica española de chips basados en nitruro de galio. Una tecnología crítica con una creciente demanda en el sector de defensa y aeroespacial a escala mundial y que encuentra su primer punto de partida en España en Vigo.
La puesta en marcha del proyecto tuvo lugar a finales de enero de este año y la compañía confió a SPARC Foundry, socio mayoritario con una participación del 37%, la labor de llevarlo a cabo. Con la apertura de la primera fábrica española de chips, el país europeo se posiciona dentro del mundo tecnológico para el desarrollo de otros grandes sistemas. Así mismo, la fabricación de chips basados en nitruro de galio desde la Península permitirá reducir la dependencia de terceros países.
Tres motivos esenciales para el cambio.
En el sector de la defensa, el arseniuro de galio lideró la electrónica de alta frecuencia durante décadas, protagonizando hitos tecnológicos tales como el sistema de posicionamiento global y las armas de precisión impulsadas por la agencia estadounidense Darpa. No obstante, con la llegada de la guerra moderna, las prestaciones que el arseniuro de galio ofrecía ya no son suficientes.
El coronel establece tres grandes ejes por los que considera que Europa necesita controlar el nitruro de galio. El primer motivo es la revolución de la potencia y la densidad que ofrece este material, pudiendo llegar a ser 10 veces más potente que el arseniuro de galio. Así mismo, desde un punto de vista físico, este nuevo cristal estratégico es un semiconductor de “banda prohibida ancha” de aproximadamente 3,4 electronvoltios, frente a los 1,4 del arseniuro de galio.
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