El cobre ha reinado en la industria de los chips durante décadas. Ya tiene un sustituto imbatible: el rutenio

Las tierras raras acaparan el protagonismo en el ámbito de los semiconductores y otras industrias desde que comenzaron las tensiones entre EEUU y China. El galio, el germanio y el antimonio no pertenecen a este grupo de elementos químicos exóticos, pero también están siendo utilizados como moneda de cambio por estas dos grandes potencias para agredirse. Sea como sea en el dominio de los circuitos integrados hay un elemento químico que es mucho más humilde, pero que también resulta esencial. Y no se trata del también imprescindible silicio. Es el cobre. Este metal de transición no es uno de los elementos químicos más abundantes en nuestro planeta, pero tampoco es raro. Y, afortunadamente, es relativamente sencillo extraerlo y procesarlo. Destaca por su alta conductividad eléctrica y buena conductividad térmica, así como por su ductilidad y resistencia a la corrosión. Estas propiedades han provocado que sea uno de los elementos imprescindibles en la fabricación de semiconductores desde hace décadas, pero poco a poco se está abriendo paso una alternativa que parece estar llamada a desbancarlo. Y es realmente exótica. El rutenio se está abriendo paso en la industria de los circuitos integrados Antes de que indaguemos en las propiedades del rutenio nos viene bien conocer con precisión para qué emplean el cobre los fabricantes de chips. Y lo utilizan ante todo en las conexiones de los transistores dentro de los circuitos integrados. Los enlaces de cobre se encargan de transmitir las señales eléctricas entre unos transistores y otros, por lo que su intervención es esencial dentro de los semiconductores. De hecho, las propiedades eléctricas que he destacado en el párrafo anterior son las responsables de que este metal tenga un rol tan relevante. En Xataka En los años 80 Japón lideraba la industria de los chips. Ahora solo mantiene un monopolio: la fotorresistencia Sin embargo, su adopción en un principio no fue sencilla. Y no lo fue debido a que el cobre puede filtrarse en el silicio. Este proceso se conoce como difusión del cobre en el silicio, y es similar a la electromigración de la que os hablamos en este otro artículo para explicar por qué este último fenómeno representa una amenaza para nuestros dispositivos electrónicos. En cualquier caso, durante la difusión los átomos de cobre se desplazan y se infiltran en la estructura cristalina del silicio, degradándola y condicionando sus propiedades fisicoquímicas. "Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre" Afortunadamente, IBM dio con la solución a este problema en 1998. Sus investigadores se dieron cuenta de que era posible poner a punto un revestimiento para las interconexiones de cobre capaz de actuar como una barrera, y, por tanto, de impedir que los átomos de cobre se infiltren en el silicio. Esta estrategia fue tan eficaz que la industria de los semiconductores la adoptó y la ha mantenido hasta ahora. Sin embargo, la innovación se abre paso, y el rutenio, como he mencionado unas líneas más arriba, parece estar llamado a reemplazar al cobre en las conexiones entre transistores. Jon Yu, el responsable de la newsletter The Asianometry, lo ha sugerido muy acertadamente durante la conversación que ha mantenido con Ben Thompson, el autor de la interesantísima publicación Stratechery. "Toda la industria siguió los pasos de IBM y el cobre tuvo que ser tratado de una forma innovadora que ha funcionado bien durante más de 20 años. Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre". Al igual que el cobre, el rutenio es un metal de transición. Las dos propiedades que lo hacen tan interesante para ocupar el lugar del cobre dentro de los circuitos integrados son su alta conductividad eléctrica y su excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, no podemos pasar por alto algo muy importante: el rutenio es muy escaso en la corteza terrestre. Escasísimo. Solo el 0,0000002% de la corteza de nuestro planeta es rutenio. Las principales reservas de este metal se encuentran en Sudáfrica, Rusia, Zimbabue, Canadá y EEUU. Veremos si finalmente se consolida como uno de los ingredientes esenciales de la próxima generación de circuitos integrados. De ser así con toda probabilidad se transformará en otro objeto de deseo de las grandes potencias. Imagen | TSMC Más información | The Asianometry Newsletter En Xataka | La carrera de los chips de 2 nm arrancará en 2025. Y será la más encarnizada de todas - La noticia El cobre ha reinado en la industria de los chips durante décadas. Ya tiene un sustituto imbatible: el rutenio fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López

Feb 5, 2025 - 15:37

Las tierras raras acaparan el protagonismo en el ámbito de los semiconductores y otras industrias desde que comenzaron las tensiones entre EEUU y China. El galio, el germanio y el antimonio no pertenecen a este grupo de elementos químicos exóticos, pero también están siendo utilizados como moneda de cambio por estas dos grandes potencias para agredirse. Sea como sea en el dominio de los circuitos integrados hay un elemento químico que es mucho más humilde, pero que también resulta esencial. Y no se trata del también imprescindible silicio. Es el cobre.

Este metal de transición no es uno de los elementos químicos más abundantes en nuestro planeta, pero tampoco es raro. Y, afortunadamente, es relativamente sencillo extraerlo y procesarlo. Destaca por su alta conductividad eléctrica y buena conductividad térmica, así como por su ductilidad y resistencia a la corrosión. Estas propiedades han provocado que sea uno de los elementos imprescindibles en la fabricación de semiconductores desde hace décadas, pero poco a poco se está abriendo paso una alternativa que parece estar llamada a desbancarlo. Y es realmente exótica.

El rutenio se está abriendo paso en la industria de los circuitos integrados

Antes de que indaguemos en las propiedades del rutenio nos viene bien conocer con precisión para qué emplean el cobre los fabricantes de chips. Y lo utilizan ante todo en las conexiones de los transistores dentro de los circuitos integrados. Los enlaces de cobre se encargan de transmitir las señales eléctricas entre unos transistores y otros, por lo que su intervención es esencial dentro de los semiconductores. De hecho, las propiedades eléctricas que he destacado en el párrafo anterior son las responsables de que este metal tenga un rol tan relevante.

En Xataka

En los años 80 Japón lideraba la industria de los chips. Ahora solo mantiene un monopolio: la fotorresistencia

Sin embargo, su adopción en un principio no fue sencilla. Y no lo fue debido a que el cobre puede filtrarse en el silicio. Este proceso se conoce como difusión del cobre en el silicio, y es similar a la electromigración de la que os hablamos en este otro artículo para explicar por qué este último fenómeno representa una amenaza para nuestros dispositivos electrónicos. En cualquier caso, durante la difusión los átomos de cobre se desplazan y se infiltran en la estructura cristalina del silicio, degradándola y condicionando sus propiedades fisicoquímicas.

"Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre"

Afortunadamente, IBM dio con la solución a este problema en 1998. Sus investigadores se dieron cuenta de que era posible poner a punto un revestimiento para las interconexiones de cobre capaz de actuar como una barrera, y, por tanto, de impedir que los átomos de cobre se infiltren en el silicio. Esta estrategia fue tan eficaz que la industria de los semiconductores la adoptó y la ha mantenido hasta ahora. Sin embargo, la innovación se abre paso, y el rutenio, como he mencionado unas líneas más arriba, parece estar llamado a reemplazar al cobre en las conexiones entre transistores.

Jon Yu, el responsable de la newsletter The Asianometry, lo ha sugerido muy acertadamente durante la conversación que ha mantenido con Ben Thompson, el autor de la interesantísima publicación Stratechery. "Toda la industria siguió los pasos de IBM y el cobre tuvo que ser tratado de una forma innovadora que ha funcionado bien durante más de 20 años. Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre".

Al igual que el cobre, el rutenio es un metal de transición. Las dos propiedades que lo hacen tan interesante para ocupar el lugar del cobre dentro de los circuitos integrados son su alta conductividad eléctrica y su excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, no podemos pasar por alto algo muy importante: el rutenio es muy escaso en la corteza terrestre. Escasísimo. Solo el 0,0000002% de la corteza de nuestro planeta es rutenio.

Las principales reservas de este metal se encuentran en Sudáfrica, Rusia, Zimbabue, Canadá y EEUU. Veremos si finalmente se consolida como uno de los ingredientes esenciales de la próxima generación de circuitos integrados. De ser así con toda probabilidad se transformará en otro objeto de deseo de las grandes potencias.

Imagen | TSMC

Más información | The Asianometry Newsletter

En Xataka | La carrera de los chips de 2 nm arrancará en 2025. Y será la más encarnizada de todas

-
La noticia El cobre ha reinado en la industria de los chips durante décadas. Ya tiene un sustituto imbatible: el rutenio fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López .