Desarrollan el primer ordenador 2D sin silicio del mundo
Un equipo de científicos ha construido el primer ordenador funcional sin silicio, utilizando materiales 2D del grosor de un átomo. Este avance podría marcar el inicio de una nueva era en la electrónica ultradelgada y eficiente.
Por Enrique Coperías
Esta ilustración conceptual de un ordenador basado en moléculas 2D muestra una imagen real de microscopio electrónico de barrido del ordenador fabricado por un equipo de investigadores de Penn State. El teclado presenta teclas marcadas con las abreviaturas de disulfuro de molibdeno y diseleniuro de tungsteno, que representan los dos materiales 2D utilizados para desarrollar los transistores del ordenador. Cortesía: Krishnendu Mukhopadhyay / Penn State
Durante más de medio siglo, el silicio ha sido el material esencial en la fabricación de chips electrónicos, el núcleo de dispositivos como teléfonos inteligentes, ordenadores, vehículos eléctricos y otros sistemas digitales.
Sin embargo, un nuevo estudio publicado en la revista Nature podría marcar el inicio de una nueva era tecnológica. Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), en Estados Unidos, han logrado desarrollar el primer ordenador funcional basado íntegramente en materiales 2D, sin utilizar silicio.
El avance representa un hito en el campo de la nanotecnología y la electrónica de próxima generación. Utilizando materiales bidimensionales —con un grosor de solo un átomo—, los científicos construyeron un ordenador CMOS funcional.
¿Que es un CMOS?
Recordemos que CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) es una tecnología utilizada para fabricar circuitos integrados, como los microprocesadores, memorias y chips de sensores. Su principal característica es el uso de dos tipos de transistores —nMOS y pMOS— que trabajan de forma complementaria para reducir el consumo energético, especialmente cuando el circuito está en reposo.
Gracias a su eficiencia energética y alta densidad de integración, CMOS es la base de la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos, desde teléfonos móviles hasta ordenadores.
Pues bien, los investigadores de la Penn State en lugar de usar silicio para su ordenador, emplearon dos semiconductores 2D:
✅ Disulfuro de molibdeno (MoS₂) para los transistores tipo n.
✅ Diseleniuro de tungsteno (WSe₂) para los tipo p.
El gran desafío de la computación possilicio
«El silicio permitió la miniaturización de los transistores de efecto de campo (FET) durante décadas, pero al reducirse a escalas atómicas, su rendimiento se degrada —explica Saptarshi Das, profesor de Ingeniería en Penn State y líder del estudio. Y añade—: Los materiales 2D, en cambio, mantienen propiedades electrónicas excepcionales incluso en espesores atómicos, lo que los convierte en candidatos ideales para el futuro de la electrónica».
Uno de los grandes desafíos de la computación possilicio ha sido fabricar de forma eficiente tanto transistores tipo n como tipo p con materiales alternativos.
El equipo de la Penn State superó ese obstáculo produciendo más de mil transistores de cada tipo a partir de capas delgadas sintetizadas mediante deposición por vapor químico de compuestos organometálicos. Esta técnica, habitual en la fabricación de semiconductores, permite la producción a gran escala de películas ultrafinas con alta precisión.
Subir Ghosh (izquierda) y Saptarshi Das (derecha) han dirigido un equipo que ha desarrollado un ordenador de semiconductores complementarios de óxido metálico sin silicio capaz de realizar operaciones sencillas. Entre ellos, una imagen microscópica del ordenador fabricado por ellos. Cortesía: Penn State
¿Qué es un OISC?
El ordenador 2D desarrollado es un one instruction set computer (OISC), o sea, una arquitectura minimalista que puede ejecutar operaciones lógicas simples. Opera con bajo voltaje, un consumo energético mínimo y alcanza frecuencias de hasta 25 kilohertzios.
Aunque estas cifras están lejos del rendimiento de los chips de silicio comerciales, el objetivo del estudio era demostrar la viabilidad de un sistema funcional completo fabricado exclusivamente con materiales 2D.
«Este es un paso clave hacia la integración de circuitos lógicos basados en materiales 2D en futuros dispositivos electrónicos de alta eficiencia —afirma Subir Ghosh, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en Iingeniería. Y continúa—: Desarrollamos además un modelo computacional basado en datos experimentales que nos permitió comparar el rendimiento proyectado con la tecnología CMOS de silicio actual».
Una nueva etapa en la computación
A pesar de que la investigación en chips sin silicio aún está en sus primeras etapas, los expertos consideran que el ritmo de avance es prometedor.
«Mientras que la tecnología del silicio ha evolucionado durante ocho décadas, la investigación en materiales bidimensionales comenzó seriamente en torno a 2010 —señala Das—. Este logro representa un salto significativo y abre la puerta a nuevas generaciones de procesadores más delgados, rápidos y sostenibles».
La transición hacia un paradigma basado en electrónica 2D aún requerirá años de desarrollo e innovación, pero este experimento demuestra que ya es posible concebir un ordenador funcional sin silicio. Una nueva etapa para la computación ha comenzado —y podría estar construida átomo a átomo. ▪️
Información facilitada por la Penn State
Fuente: Ghosh, S., Zheng, Y., Rafiq, M. et al. A complementary two-dimensional material-based one instruction set computer. Nature (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-08963-7
