Hace 75 años comenzó la era de las tecnologías de la información con la invención del transistor, un dispositivo del tamaño de una naranja que revolucionó el mundo. Hoy, el microprocesador de un ordenador puede contener unos 700 millones de transistores, y la cifra sigue aumentando de manera exponencial cada año.
En conmemoración de esta efeméride, la revista Science dedica una edición especial para repasar la historia del transistor y los retos tecnológicos que enfrenta actualmente. “Sin transistores no habría teléfonos móviles, ordenadores portátiles o videojuegos. Además, tendríamos que volver a usar los mapas, porque la tecnología GPS utiliza satélites que transmiten señales mediante el uso de transistores. Casi toda la tecnología médica se basa en estos dispositivos, desde la toma de imágenes y la cirugía robótica hasta los instrumentos que obtienen los resultados de los análisis de sangre”, explica Phil Szuromi, editor adjunto de Science.
El desarrollo del transistor fue posible gracias a avances en la teoría de los semiconductores de 1930 y en la purificación del germanio y el silicio en la década de 1940. En los Estados Unidos de la época, la telefonía de larga distancia tenía un problema crucial: para que la señal eléctrica recorriera largas distancias, se necesitaba amplificarla a través de válvulas de vacío, que eran poco fiables.
La Bell Telephone Company, a través de su división de investigación Bell Labs, resolvió el problema en diciembre de 1947, cuando John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley desarrollaron el primer semiconductor de estado sólido: el transistor. En 1956, los tres investigadores recibieron el Premio Nobel de Física por sus investigaciones en semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor.
El transistor toma su nombre de la función de Transferencia y Resistencia (TRANsfer y reSISTOR) del dispositivo. El primer transistor de 1947 estaba hecho de láminas de oro, plástico y germanio. Más tarde, se utilizó silicio para su comercialización debido a su mayor fiabilidad y facilidad de fabricación.
Esta tecnología no solo revolucionó la telefonía, sino que permitió el desarrollo de la computación digital. El impacto del transistor en la sociedad es «difícil de sobreestimar», afirman los autores del especial. Permitió la creación de la radio de bolsillo, fomentó el surgimiento de Silicon Valley y fue crucial en el desarrollo del programa Apollo.
Durante décadas, la evolución del transistor ha permitido reducir su tamaño y consumo energético, facilitando la inclusión de millones de transistores en chips y circuitos integrados. Los teléfonos móviles actuales funcionan gracias a millones de estos diminutos semiconductores.
La Ley de Moore, propuesta casi 20 años después de la creación del transistor, predijo que el número de transistores en un circuito integrado se duplicaría cada 1 o 2 años. Aunque esta premisa ha sido vigente durante décadas, su validez está disminuyendo debido a la complejidad creciente del escalado y la posible aparición de pequeñas fugas eléctricas cuando el transistor está apagado.
La necesidad de crear nuevos transistores está siendo impulsada por la búsqueda de eficiencia energética. Los nuevos diseños deberían utilizar menos energía, con los nanotubos de carbono como posibles reemplazos del silicio para mejorar la eficiencia. Además, otros semiconductores como el carburo de silicio y el óxido de galio están siendo explorados para reducir el desperdicio de energía en sistemas de alta potencia.
La tecnología de transistores de nanotubos de carbono (CNT) permitirá nuevas aplicaciones, como biosensores útiles para detectar el cáncer, según los expertos. Sin embargo, su producción a gran escala plantea desafíos que requieren la colaboración entre academia e industria.
Se espera que los futuros circuitos integrados realicen tareas con mayor rapidez gracias a diseños específicos para tareas particulares, desde gráficos de videojuegos hasta chips para automóviles autónomos. La integración de sensores en los chips también acelerará el procesamiento en aplicaciones como la búsqueda de sobrevivientes en edificios derrumbados y la medicina personalizada.
Independientemente de su construcción y aplicaciones, los principios fundamentales del funcionamiento del transistor siguen siendo cruciales para el avance tecnológico, 75 años después de la creación del primer dispositivo.
