El transistor, el invento que inició la era electrónica, cumple 75 años

Los transistores, pequeños dispositivos que hicieron posible la revolución tecnológica de la segunda mitad del siglo XX que continúa hasta hoy a toda velocidad, cumplen 75 años. Sus creadores fueron premiados con el Nobel en 1956. Aunque muchas veces se cree erróneamente que han desaparecido con las viejas radios portátiles, existen en cantidades enormes en los microchips de los teléfonos celulares, notebooks, tablets y demás dispositivos.

Entre el 17 de noviembre y el 23 de diciembre de 1947 se realizaron los experimentos que llevaron a la producción del primer dispositivo destinado a abrir la era de los semiconductores. Fue uno de los mayores inventos del siglo XX, premiado en 1956 con el Nobel a sus tres inventores: los estadounidenses John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley.

“Es difícil sobreestimar el impacto que han tenido los transistores en la ciencia y la tecnología, así como en la vida y la vida cotidiana de cualquier persona”, escribe Phillip Szuromi en la revista Science, que dedica una serie de reflexiones a los 75 años de la realización del primer transistor. Nacidos a finales de los años 40 como un dispositivo capaz de controlar, como interruptores, el flujo de corriente en un circuito eléctrico de una manera muy simple y eficiente, los transistores permitieron rápidamente la explosión de la electrónica, que desde entonces no ha conocido frenos.

Desde las supercomputadoras más modernas hasta los cohetes espaciales, el más simple de los televisores o el teléfono, los transistores están prácticamente en todas partes, tanto que se les considera una de las invenciones más importantes del siglo XX. Para dar una medida de la difusión, puede bastar un número: 3 seguido por 21 ceros, es decir, 3 billones de billones. Es el número estimado de transistores que se han producido y utilizado en estos 75 años. Fueron desarrollados por dos jóvenes ingenieros electrónicos de los estadounidenses laboratorios Bell, John Bardeen y Walter Brattain, durante una serie de experimentos iniciados el 17 de noviembre de 1947. En cuestión de semanas, llegaron a desarrollar un prototipo que inmediatamente llamó la atención de William Shockley, uno de los responsables de la investigación del laboratorio.

En poco tiempo los tres desarrollaron la idea inicial, abriéndose de hecho al nacimiento de la electrónica moderna. Quien acuñó el término ’transistor’ fue un cuarto colega, John Pierce, por la contracción del nombre inicial, ’transresistencia’. Nueve años después Bardeen, Brattain y Shockley fueron galardonados con el premio Nobel de Física en 1956. En 75 años los transistores se han vuelto cada vez más pequeños, una carrera hacia la miniaturización definida por la conocida ley de Moore, que ha permitido desarrollar dispositivos electrónicos cada vez más potentes, hasta el punto de que hoy hay miles de millones de transistores integrados en el chip de un smartphone.

Pero la época de la evolución exponencial llega a su fin. “La electrónica está ahora en un punto de inflexión”, escriben Mark Lundstrom y Muhammad Alam, ingenieros electrónicos de la Universidad Purdue. “Durante 75 años fue posible hacer los transistores más pequeños, pero esto no será la fuerza impulsora del progreso en las décadas venideras”. Los transistores no continuarán esta carrera a la miniaturización, porque ya han llegado a límites difíciles de superar. Se impondrán nuevos enfoques de ingeniería, por ejemplo, con chips diseñados para aumentar la velocidad de cálculo, integración tridimensional o bien explotación de nuevos materiales semiconductores.

¿Qué es un transistor?

Se llama transistor (del inglés: transfer-resistor, “resistor de transferencia”) a un dispositivo electrónico semiconductor, capaz de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de entrada, sirviendo como amplificador, conmutador, oscilador o rectificador de esta, según explica el sitio especializado concepto.de.

Los transistores tienen su origen en la necesidad de controlar el flujo de la corriente eléctrica. Su antecesor directo fue un aparato inventado por Julius Edgar Lilienfeld en Canadá en 1925 el Transistor de efecto de campo, o FET (Field Effect Transistor). No llegó a construirlo, porque no existían aún los materiales, pero sí llegó a formular teóricamente su funcionamiento. No sería hasta mediados de siglo cuando podría implementarse usando materiales semiconductores. En la construcción de los transistores se emplean materiales como germanio, silicio y arseniuro de galio o aleaciones de silicio y germanio o silicio y aluminio. El transistor funciona como una llave de paso de agua.

Los circuitos integrados, conocidos como chips o microchips, son estructuras pequeñas de silicio en un encapsulado de cerámica. Estos circuitos se componen de numerosos transistores y resistores diminutos colocados en una lámina. La cantidad de transistores es enorme, casi inconcebible: el microprocesador Intel Core i9 9900K, por dar un ejemplo, tiene 3.052 millones de transistores. Los de la serie anterior i7 tienen unos 700 millones de transistores. Y una investigación conjunta de IBM, Global Foundries y Samsung ha logrado meter 30.000 millones de transistores en un microchip del tamaño de una uña.