El 1 de abril de 2025, la empresa taiwanesa TSMC presentó su microchip de 2 nanómetros (2nm), marcando un hito en la industria de los semiconductores. Se espera que la producción en masa comience en la segunda mitad del año, y este avance promete transformar el panorama tecnológico gracias a mejoras significativas en rendimiento y eficiencia energética. Con este movimiento, TSMC no solo afianza su liderazgo en el sector, sino que también impulsa una carrera tecnológica entre los principales actores del mercado.

¿Qué es un microchip de 2 nanómetros?

Los microchips son fundamentales en dispositivos electrónicos actuales, desde smartphones hasta electrodomésticos. Están compuestos por transistores que actúan como interruptores microscópicos, controlando el flujo de electricidad y permitiendo el funcionamiento de los dispositivos. La medida en nanómetros se refiere al tamaño de estos transistores; en este caso, 2nm indica una miniaturización extrema que permite incluir más transistores en el mismo espacio, mejorando la velocidad y reduciendo el consumo energético.

A escala técnica, el proceso de fabricación de un chip de 2nm implica el uso de litografía ultravioleta extrema (EUV), una técnica que permite grabar circuitos extremadamente finos sobre obleas de silicio. Según TSMC, esta nueva arquitectura permite integrar hasta 50.000 millones de transistores en un chip del tamaño de una uña.

Beneficios de la tecnología de 2nm

Comparados con los chips de 3nm, los de 2nm ofrecen un aumento del 10% al 15% en la velocidad de procesamiento manteniendo el mismo consumo energético, o una reducción del 20% al 30% en el consumo energético manteniendo la misma velocidad. Además, la densidad de transistores se incrementa en aproximadamente un 15%, lo que se traduce en dispositivos más rápidos y eficientes.

Esto tiene consecuencias directas en múltiples sectores:

• Dispositivos móviles: Mejora en el rendimiento, mayor duración de la batería y menor calentamiento.
• Centros de datos: Reducción en el consumo energético y aumento en la capacidad de procesamiento.
• Inteligencia Artificial: Procesamiento más eficiente para modelos complejos con menor consumo.
• Vehículos autónomos y robótica: Mayor velocidad y confiabilidad en el procesamiento de datos en tiempo real.

Una competencia global cada vez más intensa

La carrera por desarrollar los chips más pequeños y potentes es global y feroz. Aunque TSMC se mantiene como líder, empresas como Samsung e IBM no están lejos.

Samsung, por ejemplo, ha trazado una hoja de ruta clara. Su plan incluye comenzar la producción de chips de 2nm en 2025 y alcanzar los 1.4nm en 2027. La empresa surcoreana está invirtiendo decenas de miles de millones de dólares en nuevas fábricas y tecnología para no quedarse atrás.

IBM, por su parte, ya sorprendió en 2021 al anunciar un prototipo de chip de 2nm, prometiendo una mejora del 45% en el rendimiento y una reducción del 75% en el consumo energético respecto a los chips de 7nm. Aunque IBM no fabrica directamente chips en grandes volúmenes, su desarrollo en I+D es clave para el avance de toda la industria.

Intel también se ha comprometido a recuperar terreno perdido. La compañía estadounidense anunció inversiones de más de 20.000 millones de dólares en nuevas plantas en EE.UU. y Europa, con el objetivo de competir de tú a tú con TSMC y Samsung en los próximos años. (fuente)

¿Por qué hacer chips más pequeños?

Reducir el tamaño de los transistores permite fabricar chips más potentes, eficientes y baratos en relación al rendimiento que ofrecen. A menor tamaño:

1. Mayor densidad de transistores: Más operaciones por segundo en el mismo espacio.
2. Menor consumo energético: Transistores más pequeños requieren menos energía para cambiar de estado.
3. Dispositivos más delgados y ligeros: Menos necesidad de sistemas de refrigeración y baterías más pequeñas.
4. Reducción de costes por transistor: Aunque el coste de fabricación por oblea aumenta, el número de chips por oblea también lo hace.

Desde un punto de vista técnico, los chips más pequeños también permiten mejorar la interconectividad entre transistores, reduciendo la latencia y mejorando el rendimiento de tareas paralelas como las realizadas por procesadores gráficos (GPU) o chips de IA.

¿Existe un límite físico a la miniaturización?

Sí, existe un límite teórico al tamaño que pueden alcanzar los transistores. A escalas cercanas al tamaño de un átomo (alrededor de 0.1 nm), los efectos cuánticos, como el túnel cuántico, dificultan o incluso imposibilitan el funcionamiento clásico de los transistores. A 2nm ya estamos hablando de estructuras de apenas unos cuantos átomos de silicio de ancho.

Los ingenieros están recurriendo a nuevas soluciones como:

• Transistores GAA (Gate-All-Around): Permiten mejorar el control sobre la corriente que fluye por el transistor.
• Materiales alternativos al silicio, como el disulfuro de molibdeno (MoS₂) o el grafeno.
• Chips 3D y empaquetado avanzado, que permiten apilar múltiples capas de transistores, rompiendo el límite de la miniaturización plana.

Conclusión

La introducción de los microchips de 2nm por parte de TSMC marca una nueva etapa para la tecnología moderna. Aunque los desafíos técnicos y económicos son cada vez mayores, las ventajas en eficiencia energética, rendimiento y reducción de tamaño siguen impulsando la carrera entre los grandes fabricantes.

A medida que nos acercamos a los límites físicos del silicio, la innovación en materiales, arquitecturas y procesos será crucial para mantener el ritmo de desarrollo. Lo que está claro es que el futuro de la computación, la inteligencia artificial y los dispositivos conectados dependerá directamente de lo que se logre en este terreno.