Los transistores que hay dentro de cualquier smartphone o servidor de inteligencia artificial tienen canales de apenas 15 a 18 átomos de ancho. Durante décadas, nadie había podido ver qué ocurría exactamente en su interior: si las paredes eran lisas o rugosas, si los átomos estaban donde debían estar.
Un equipo de la Universidad de Cornell acaba de lograrlo por primera vez. Usando una técnica avanzada de microscopía electrónica, han cartografiado átomo por átomo el interior de chips comerciales reales. Lo que han encontrado sugiere que miles de millones de dispositivos podrían llevar años funcionando con imperfecciones que hasta ahora nadie había podido observar.
Canales de 18 átomos de ancho: por qué cada átomo importa
Un transistor es, en esencia, una pequeña tubería por la que circulan electrones. Cuando las paredes de esa tubería son rugosas, el flujo se ralentiza y el rendimiento del chip se resiente. A escalas de 15 a 18 átomos de ancho, cualquier irregularidad deja de ser un detalle menor: cada átomo ocupa un lugar que importa.
El problema se multiplica por la densidad. Un solo chip avanzado puede contener miles de millones de transistores, y detectar fallos estructurales a semejante escala con herramientas de diagnóstico tradicionales resulta, en la práctica, inviable. Los ingenieros trabajaban a partir de imágenes proyectivas que ofrecían una visión incompleta —y en muchos sentidos engañosa— de lo que ocurría dentro.
De los biplanos a los jets: la evolución de la microscopía electrónica
David Muller, profesor de ingeniería en Cornell, lleva décadas estudiando los límites físicos de los semiconductores. Entre 1997 y 2003 trabajó en Bell Labs —el laboratorio donde se inventó el transistor— investigando hasta dónde podían reducirse estos dispositivos. Fue allí donde colaboró con Glen Wilk, entonces colega y hoy vicepresidente de tecnología en ASM, buscando materiales alternativos al dióxido de silicio, que perdía demasiada corriente al miniaturizarse.
Aquel trabajo contribuyó a impulsar el uso del óxido de hafnio, que desde mediados de los años 2000 se convirtió en el material estándar para las puertas de los transistores en procesadores y dispositivos móviles.
Muller describe la distancia entre aquella microscopía y la actual con una imagen precisa: «Antes era como volar en biplanos. Ahora tienes jets.» El jet al que se refiere es la ptychografía electrónica, una técnica computacional que emplea un detector de matriz de píxeles —el EMPAD, codesarrollado por su propio grupo— para registrar los patrones que forman los electrones al atravesar las estructuras del transistor. Comparando cómo varían esos patrones punto a punto, el sistema reconstruye imágenes tridimensionales con una precisión reconocida por el Libro Guinness de los Récords como la mayor resolución jamás alcanzada en imágenes científicas.
«Mordiscos de ratón»: los defectos que nadie había visto
Más de veinticinco años después de su primera colaboración, Muller y Wilk volvieron a trabajar juntos. Esta vez contaron con el apoyo de TSMC y su grupo de laboratorios analíticos corporativos, con el objetivo de aplicar la tecnología EMPAD a dispositivos semiconductores comerciales reales.
El doctorando Shake Karapetyan, autor principal del estudio publicado en Nature Communications el 23 de febrero de 2026, lideró la reconstrucción de los datos. Al rastrear átomo por átomo las posiciones dentro de los canales de los transistores, el equipo detectó una rugosidad sutil en las interfaces. Karapetyan bautizó estos patrones irregulares como mouse bites, mordiscos de ratón.
Estos defectos no son errores de diseño, sino consecuencias del propio proceso de fabricación. «La fabricación de dispositivos modernos implica cientos, si no miles, de pasos de grabado químico, deposición y calentamiento», explicó Karapetyan. Cada uno de esos pasos deja una huella en la estructura. Antes, esa huella era invisible.
La colaboración con TSMC y ASM resultó decisiva para que la técnica se aplicara a dispositivos reales y no solo a muestras de laboratorio.
De los smartphones a los ordenadores cuánticos: qué cambia esta herramienta
La capacidad de detectar defectos a escala atómica en chips comerciales abre una vía de diagnóstico que antes simplemente no existía. Los ingenieros podrán observar qué hace cada paso del proceso de fabricación sobre la estructura del material y ajustar parámetros —temperatura, tiempos de deposición, secuencias de grabado— con una precisión hasta ahora inalcanzable.
Las implicaciones alcanzan a prácticamente cualquier dispositivo que dependa de chips avanzados: teléfonos móviles, ordenadores portátiles, centros de datos para inteligencia artificial. En todos esos contextos, una mejor caracterización de los defectos podría traducirse en chips más eficientes y fiables.
Quizás donde esta herramienta tenga mayor impacto potencial sea en la computación cuántica. Los ordenadores cuánticos exigen un control extraordinariamente preciso sobre la estructura de los materiales: cualquier imperfección puede comprometer el comportamiento de los qubits. Mapear la posición exacta de cada átomo en dispositivos reales podría acelerar el desarrollo de estas arquitecturas de formas que aún no se han explorado del todo.
«Creo que hay mucha más ciencia que podemos hacer ahora, y mucho más control de ingeniería, teniendo esta herramienta», señaló Karapetyan. Lo que queda por ver es con qué rapidez la industria semiconductora integra esta capacidad en sus ciclos de desarrollo, y qué otros tipos de defectos —aún sin nombre— están esperando ser descubiertos.