Imec ha demostrado una densidad récord mundial para un circuito superconductor, logrando empaquetar 3.8 millones de uniones Josephson en un solo centímetro cuadrado. Este avance representa un paso significativo en la miniaturización de componentes electrónicos críticos.
El centro de investigación también produjo cables superconductores de apenas 30 nanómetros de ancho. Imec presentó ambos resultados durante la conferencia Applied Superconductivity Conference (ASC) de 2026, destacando el potencial de estas tecnologías para escalar sistemas de computación de alto rendimiento.
¿Cómo logran empaquetar tantas uniones en tan poco espacio?
Los nuevos circuitos emplean nitruro de niobio-titanio, conocido como NbTiN. Imec construyó estos circuitos utilizando tres capas metálicas, donde las uniones Josephson más pequeñas miden solo 150 nanómetros de ancho. Estos componentes diminutos permiten a los ingenieros concentrar más elementos de procesamiento en una superficie reducida.
Una unión Josephson funciona como un interruptor electrónico extremadamente rápido. Tiene la capacidad de procesar señales consumiendo una cantidad de energía mínima, lo cual es fundamental para el diseño de hardware eficiente.
Esta eficiencia hace que los circuitos superconductores sean una opción atractiva para la computación de alto rendimiento. Imec estima que esta tecnología podría ofrecer ahorros energéticos significativos en comparación con los chips CMOS convencionales utilizados actualmente.
Los sistemas superconductores también podrían soportar una densidad de computación y un ancho de banda mucho mayores. Estas ventajas se volverán críticas a medida que los centros de datos gestionen cargas de trabajo más pesadas y complejas.
Este enfoque resulta especialmente útil para sistemas donde el movimiento de datos consume una parte importante de la energía total. Los circuitos superconductores podrían mitigar estas pérdidas mientras manejan señales a velocidades muy elevadas.
¿Qué impacto tienen los cables superconductores de 30nm?
Imec demostró además tres capas de cableado de NbTiN, donde los cables más estrechos miden solo 30nm. Esta dimensión es aproximadamente 10 veces más delgada que los cables utilizados en la tecnología superconductora convencional basada en niobio. El uso de cables más pequeños permite a los ingenieros aumentar la cantidad de conexiones en el mismo espacio físico.
Estos cables transportan señales entre diferentes secciones del circuito y permiten conectar componentes a través de múltiples capas. Los superconductores poseen otra ventaja fundamental: pueden transportar corriente eléctrica prácticamente sin resistencia cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas.
Esto significa que se pierde menos energía a medida que las señales viajan a través del sistema. Esta característica podría ayudar a abordar la creciente demanda energética de los grandes sistemas de computación a nivel global.
Imec también tiene la capacidad de ajustar las propiedades eléctricas de sus uniones y cables, lo que otorga a los ingenieros una mayor flexibilidad al diseñar circuitos específicos para diversas aplicaciones tecnológicas.
¿Hacia dónde se dirigen los chips superconductores?
Imec está desarrollando esta tecnología utilizando procesos de fabricación de semiconductores de 300mm. Estas dimensiones de oblea son las mismas que se utilizan ampliamente en la producción moderna de chips.
Esta compatibilidad facilita la integración de la investigación con los métodos establecidos de fabricación de semiconductores. Asimismo, proporciona a Imec una ruta clara para construir circuitos superconductores más grandes y complejos en el futuro.
El centro de investigación también trabaja en métodos de integración 2.5D y 3D, los cuales permiten que diferentes componentes colaboren estrechamente dentro de un mismo sistema integrado.
Richard Rouse, director del programa de computación superconductora de Imec, señaló que el programa está enfocado en fundiciones, proveedores de hyperscale y empresas de sistemas. Esta tecnología podría trascender la computación de alto rendimiento y los centros de datos, encontrando aplicaciones en computación cuántica, fotónica y computación neuromórfica.
Sin embargo, el hardware superconductor todavía enfrenta un desafío mayor: los circuitos requieren temperaturas extremadamente bajas para mantener la superconductividad, lo que dificulta su despliegue en comparación con los chips convencionales. A pesar de esto, la densidad de 3.8 millones de uniones es la primera a nivel mundial, y la demostración de cableado de 30nm apunta hacia sistemas mucho más compactos.
Vía Interesting Engineering.
