IBM anunció que invertirá USD 3 mil millones durante los próximos cinco años en dos amplios programas de investigación y desarrollo para sobrepasar los límites de la tecnología actual de chips, con el objetivo de satisfacer la emergente demanda de la computación en Cloud y los sistemas Big Data.
El primer programa de investigación está destinado a la llamada tecnología de silicio “7 nanómetros y más allá”, que abordará los graves desafíos físicos que amenazan las técnicas de escalabilidad de los semiconductores actuales y se consideran un obstáculo para la fabricación de estos chips. El segundo programa se dedica al desarrollo de tecnologías alternativas para chips de la era post-silicio al emplear enfoques diferentes, considerados necesarios por los científicos de IBM y otros expertos en vista de las 
limitaciones físicas de los semiconductores de silicio.
Las aplicaciones de Cloud (Nube) y Big Data (grandes volúmenes de datos) están planteando nuevos desafíos para los sistemas, justo cuando la tecnología de chip enfrenta numerosos e importantes límites a nivel físico. Es así como el ancho de banda para la memoria, la comunicación de alta velocidad y el consumo de energía de los dispositivos, son cuestiones cada vez más críticas.
Científicos de IBM Research e ingenieros de Albany y Yorktown (Nueva York), Almaden (California) y Zurich (Suiza) serán parte de los equipos que trabajarán en estos proyectos. En particular, IBM invertirá activamente en áreas emergentes de investigación que ya se encuentran en marcha, como nanoelectrónica de carbono, fotónica de silicio, nuevas tecnologías de memoria y arquitecturas que dan soporte a la computación cuántica y cognitiva.
Estos equipos de trabajo se enfocarán en proveer inmensas mejoras en el desempeño de los sistemas y en computación energética eficiente. Además, IBM seguirá invirtiendo en las ciencias ‘nano’ y la computación cuántica: dos áreas de la ciencia fundamental en las que IBM es compañía pionera desde hace más de tres décadas.
Tecnología de 7 nanómetros y más allá
Los investigadores de IBM y otros expertos en semiconductores predicen que, si bien presentan desafíos, los semiconductores muestran la promesa de progresar desde la escala de 22 nanómetros (nm) de hoy a los 14 nm y luego 10 nm en los próximos años. Sin embargo, para llevar su escala a los 7 nm y tal vez a menores dimensiones para fines de la década se requerirán inversiones e innovaciones significativas en arquitecturas de semiconductores, además de la invención de nuevas herramientas y técnicas de fabricación.
“La cuestión no es si introduciremos la tecnología de 7 nanómetros en la fabricación de chips, sino cómo, cuándo y a qué costo lo haremos”, señaló John Kelly, vicepresidente senior de IBM Research. “Los ingenieros y científicos de IBM, junto con nuestros asociados, están muy bien preparados para este desafío y ya están trabajando en la ciencia de materiales e ingeniería de dispositivos necesarias para satisfacer los exigentes requisitos de sistemas emergentes para entornos cloud, big data y sistemas cognitivos. Con esta nueva inversión, nos aseguraremos de producir las innovaciones necesarias para enfrentar esos desafíos”.
“Llevar la escala a 7 nm y más allá plantea un desafío difícil. Requiere una profunda especialización en física y materiales a nanoescala. IBM se encuentra entre el reducido grupo de empresas en el mundo que han demostrado repetidamente ser capaces de alcanzar este nivel de ciencia e ingeniería”, dijo Richard Doherty, director de tecnología de Envisioneering Group.
El puente hacia una era “Post-Silicio”
Los transistores de silicio, diminutos conmutadores que transmiten información en un chip, se han vuelto año tras año cada vez más pequeños, pero están llegando a un punto de limitación física. Sus dimensiones cada vez menores, que ahora llegan a la nanoescala, impedirán mejoras de desempeño debido a la naturaleza del silicio y las leyes de la física. Dentro de unas pocas 
generaciones más, la escalabilidad y reducción clásicas ya no generarán beneficios en la misma magnitud en términos de procesador relacionados con menor energía, menor costo y mayor velocidad a los que la industria está acostumbrada.
Debido a que casi todos los equipos electrónicos hoy están construidos sobre tecnología de semiconductor complementario de óxido metálico (complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor, CMOS), existe una necesidad urgente de nuevos materiales y diseños de arquitectura de circuitos compatibles con este proceso de ingeniería, conforme la industria de tecnología se acerca a los límites de la escalabilidad física del transistor de silicio.
Más allá de los 7 nanómetros, los desafíos aumentan drásticamente, y se requiere un nuevo tipo de material para alimentar los sistemas del futuro, así como nuevas plataformas de cómputo para resolver problemas difíciles de resolver hoy. Las alternativas potenciales incluyen nuevos materiales, tales como nanotubos de carbono, y enfoques del tipo computación neuromórfica y computación cuántica.
Como líder en esquemas avanzados que apuntan más allá de la computación tradicional basada en silicio, IBM posee más de 500 patentes y solicitudes de patentes para tecnologías que impulsarán avances en silicio de 7 nm y más allá – más del doble que el competidor más cercano. Estas inversiones continuas acelerarán la invención e introducción en el desarrollo de productos para los sistemas de cómputo muy diferenciados de IBM para Cloud, Big Data y Analytics.
Diversas innovaciones en investigación exploratoria que podrían llevar a grandes avances en la creación de chips de computadora mucho más pequeños, veloces y potentes, incluyen entre otros a la computación cuántica, la computación neurosináptica, la fotónica de silicio, los nanotubos de carbono, los transistores de baja energía y el grafeno.