El Cobre Cede su Trono en la Industria de Chips al Rutenio

Las tierras raras han ganado notoriedad en el ámbito de los semiconductores y otras industrias, especialmente desde el inicio de las tensiones entre Estados Unidos y China. Elementos como el galio, el germanio y el antimonio, aunque no son típicamente clasificados como tierras raras, también juegan un papel crucial como armas de negociación entre estas dos potencias. Sin embargo, en el mundo de los circuitos integrados, un elemento más modesto ha sido fundamental: el cobre, que no debe ser subestimado a pesar de su competencia con el omnipresente silicio.

Aunque no es uno de los materiales más abundantes en la Tierra, el cobre es relativamente fácil de extraer y procesar. Es altamente valorado por su excelente conductividad eléctrica y térmica, así como por su ductilidad y resistencia a la corrosión. Estas características lo han convertido en un pilar de la fabricación de semiconductores desde hace muchos años. Sin embargo, un rival inusual está emergiendo para desafiar su dominio: el rutenio.

El Rutenio Busca su Espacio en los Circuitos Integrados

Antes de explorar las ventajas del rutenio, es importante entender el papel del cobre en la producción de chips. El cobre se utiliza principalmente en las interconexiones de los transistores dentro de los circuitos integrados, facilitando la transmisión de señales eléctricas entre transistores. Esta función es crucial, y las propiedades eléctricas del cobre son la razón de su importancia en este papel.

Sin embargo, su adopción no fue inmediata. Esto se debe a un fenómeno conocido como la difusión de cobre en el silicio, donde los átomos de cobre penetran en la estructura cristalina del silicio, alterando sus propiedades fisicoquímicas. Un proceso similar a la electromigración, que representa una amenaza potencial para los dispositivos electrónicos.

Afortunadamente, IBM encontró una solución en 1998. Sus investigadores desarrollaron un revestimiento para las interconexiones de cobre que actúa como una barrera, previniendo que los átomos de cobre se filtren en el silicio. Esta medida fue tan eficaz que ha sido adoptada por la industria desde entonces. Sin embargo, el rutenio está emergiendo como una opción viable para reemplazar al cobre en las conexiones de transistores, como se ha mencionado anteriormente.

Jon Yu, redactor de la newsletter The Asianometry, lo expresó claramente en una conversación con Ben Thompson de Stratechery. «Toda la industria siguió los pasos de IBM y el cobre fue tratado de una manera innovadora que ha perdurado más de 20 años. Ahora creo que el rutenio podría ser el próximo avance significativo en interconexiones, más allá del cobre».

Como el cobre, el rutenio es un metal de transición. Sus principales ventajas son su alta conductividad eléctrica y su notable resistencia a la corrosión. Sin embargo, hay un desafío clave: el rutenio es extremadamente raro en la corteza terrestre, representando solo el 0,0000002%.

Las mayores reservas de este metal se encuentran en Sudáfrica, Rusia, Zimbabue, Canadá y Estados Unidos. Si el rutenio realmente se consolida como un componente vital en la próxima generación de circuitos integrados, es probable que también se convierta en un recurso codiciado por las grandes potencias.

Imagen | TSMC

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