💎 Un chip de memoria que mantiene tu teléfono funcionando dos semanas con una sola carga. Un semiconductor que aguanta en el espacio exterior. ¿Y su ingrediente secreto? Diamante. No es ciencia ficción: es la vanguardia de la tecnología de chips de próxima generación que desarrollan ahora mismo universidades y empresas japonesas.

La "revolución energética" de Japón para un mundo hambriento de IA

El crecimiento explosivo de la inteligencia artificial ha colocado a la industria de semiconductores ante un problema sin precedentes: el consumo eléctrico. Los centros de datos que sostienen el entrenamiento y la inferencia de la IA generativa consumen cada año más energía, y algunas estimaciones apuntan a que el uso relacionado con la IA podría llegar a representar cerca del 10% del consumo eléctrico mundial en 2030.

Dos tecnologías japonesas ofrecen respuestas a ese problema. La primera es la MRAM (memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva), de consumo ultrabajo. La segunda son los semiconductores de diamante, apodados el "material semiconductor definitivo". Ambas aparecen en los primeros puestos del "índice de inversión en tecnologías de futuro" de Nikkei XTECH, señal de que inversores e industria las siguen de cerca.

La MRAM no olvida cuando se apaga la corriente

Cómo consigue reducir el consumo a 1/100

MRAM son las siglas de Magnetoresistive Random Access Memory. Su rasgo definitorio es la no volatilidad. La DRAM y la SRAM que llevan hoy los ordenadores y los teléfonos pierden los datos al cortar la corriente, de modo que gastan electricidad de forma continua solo para retenerlos.

La MRAM, en cambio, graba los datos aprovechando el espín, una propiedad magnética diminuta del electrón. La orientación norte-sur de un imán distingue el "0" del "1", y esa orientación no cambia al apagar el equipo. Retener datos no cuesta energía, así que el consumo en reposo es prácticamente cero.

En las pruebas de PowerSpin, la empresa derivada de la Universidad de Tohoku con sede en Sendai, aplicar MRAM a un procesador de IA llegó a reducir el consumo a 1/2.000 del original. Si la tecnología se generaliza, la autonomía de los teléfonos crecerá mucho y los sensores del internet de las cosas podrán funcionar años sin cambiar la pila.

La investigación japonesa que lidera el campo

El referente mundial en investigación de MRAM es el Centro de Investigación y Desarrollo de Electrónica Integrada Innovadora (CIES) de la Universidad de Tohoku. Desde su creación en 2012, dirigido por el profesor Tetsuo Endoh, ha ido encadenando resultados.

El más reciente se anunció el 20 de mayo de 2025 y afecta a la SOT-MRAM (MRAM de par espín-órbita), una evolución de la STT-MRAM. Sobre tecnología CMOS de oblea de 300 mm, el dispositivo mantiene una escritura de 0,35 nanosegundos y una retención de datos de diez años, y a la vez recorta un 35% la potencia de escritura respecto a los diseños previos. El consumo por operación de escritura quedó en 156 femtojulios, la cifra más baja publicada para este tipo de elemento de memoria.

En el lado industrial, PowerSpin es la pieza central. La empresa se inspira en el modelo de negocio de la británica ARM y vende a los fabricantes de chips propiedad intelectual de diseño relacionada con la MRAM. En automoción trabaja con Aisin en electrónica de arranque rápido. Para la fabricación en volumen, en febrero de 2024 firmó un acuerdo con la fundición taiwanesa PSMC con el objetivo de iniciar la producción en masa de MRAM antes de 2029, previsiblemente en la segunda fase de la planta que PSMC construye con SBI Holdings en Ohira, en la prefectura de Miyagi.

Grandes empresas japonesas como Kioxia y Renesas Electronics también trabajan en MRAM. El profesor Endoh calcula que entre 2028 y 2030 la MRAM empezará a sustituir a parte de la DRAM.

Un mercado en expansión y una competencia que se endurece

Según la consultora india Fortune Business Insights, el mercado mundial de MRAM rondaba los 3.200 millones de dólares en 2024 y alcanzaría unos 17.000 millones en 2032, con un crecimiento anual medio superior al 30%.

En fabricación, la taiwanesa TSMC, la surcoreana Samsung Electronics y la estadounidense GlobalFoundries ya tienen procesos de MRAM de 22 nm listos para producción. El movimiento más significativo llegó de China: la shanghainesa Siproin Microelectronics empezó a enviar los primeros chips STT-MRAM comerciales del país, fabricados por SMIC, la mayor fundición china. Los analistas de TechInsights leyeron el episodio como la entrada de China en el tablero de la MRAM.

Japón va por delante en investigación básica y diseño de circuitos, pero los actores extranjeros llevan ventaja en capacidad de fabricación en masa. Convertir esa "fortaleza investigadora" en "fortaleza industrial" es el reto pendiente.

Semiconductores de diamante: cuando la gema se vuelve el material definitivo

Por qué el diamante merece ese título

El silicio ha reinado durante décadas. Más recientemente han aparecido alternativas como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN). Pero en teoría el diamante los supera a todos.

Se le llama "material semiconductor definitivo" por cuatro motivos. Primero, su banda prohibida, la barrera energética que determina si la electricidad circula, es unas cinco veces mayor que la del silicio, lo que permite trabajar a tensiones muy altas. Segundo, su campo de ruptura dieléctrica es unas 30 veces superior al del silicio. Tercero, su conductividad térmica es la más alta de cualquier sólido conocido, así que disipa el calor con eficacia. Cuarto, resiste extraordinariamente bien la radiación, lo que lo hace estable en entornos tan duros como el espacio.

Dicho de otro modo: aguanta el calor, la tensión y la radiación, y sigue funcionando. Es el material más cercano al ideal que permite la física.

Los centros japoneses que llevan la delantera

Japón lidera la investigación en semiconductores de diamante desde los años ochenta. El antiguo Instituto Nacional de Investigación de Materiales Inorgánicos (hoy NIMS) y el AIST (Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada) sentaron las bases de la síntesis de cristales y la fabricación de dispositivos.

El grupo que más atención concentra ahora es el del profesor Makoto Kasu, de la Universidad de Saga. En 2023 construyó el primer circuito electrónico del mundo con un semiconductor de diamante integrado. El 8 de diciembre de 2025, junto con la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial) y otros socios, el equipo anunció una frecuencia de corte de ganancia de potencia de 120 GHz y una tensión de ruptura en estado de corte de 4.266 V, gracias a electrodos de puerta en T de 157 nanómetros definidos por litografía de haz de electrones. Ese rendimiento cubre la banda de microondas (3-30 GHz) y la de ondas milimétricas (30-300 GHz), lo que acerca las aplicaciones de 6G y comunicaciones por satélite.

Kasu fundó en febrero de 2025 la empresa derivada Diamond Semiconductor, que en enero de 2026 empezó a fabricar y vender muestras. Es el primer envío comercial de dispositivos de semiconductor de diamante del mundo.

En obleas, Orbray (antes Adamant Namiki Precision Jewel) ha establecido la producción en serie de obleas de diamante de dos pulgadas y trabaja para llegar a cuatro y seis. Por su parte, Okuma Diamond Device, empresa derivada de la Universidad de Hokkaido con sede en Sapporo, ha captado unos 6.700 millones de yenes contando subvenciones y celebró el 29 de mayo de 2026 la inauguración de su planta en Okuma, en la prefectura de Fukushima. La compañía la presenta como la primera fábrica del mundo con una línea dedicada a la investigación y fabricación de semiconductores de diamante, con capacidad para varios cientos de miles de unidades al año. Prevé el funcionamiento pleno en el ejercicio 2028 y quiere comercializar dispositivos resistentes a la radiación para el desmantelamiento de la central nuclear de Fukushima Daiichi.

Lo que falta para la producción real

Los obstáculos son el coste de fabricación y el tamaño del sustrato. El diamante es durísimo, lo que complica el mecanizado de precisión, y las obleas actuales siguen siendo mucho más pequeñas que las de silicio de 300 mm que marcan el estándar de la industria. El coste también es bastante más alto.

Aun así, la situación mejora. La disponibilidad de sustratos para investigadores ha crecido y varias empresas emergentes trabajan en la producción en serie. El diario Electronic Device Industry News apunta a que en pocos años podrían aparecer prototipos orientados al uso real, y a que hacia 2030 sea plausible la comercialización en algunas aplicaciones.

La carrera con EE.UU. y China: ¿puede Japón tender el puente entre investigación e industria?

En MRAM, fundiciones extranjeras como TSMC, Samsung y GlobalFoundries ya tienen líneas listas, y China ha entrado a través de SMIC. La investigación básica japonesa, centrada en la Universidad de Tohoku, está en cabeza, pero urge construir el ecosistema que convierta los hallazgos en fabricación de volumen.

En semiconductores de diamante la ventaja japonesa es más clara. El profesor Kasu, el AIST y Orbray están entre los líderes mundiales y hay varias iniciativas de comercialización en marcha. El interés exterior también crece: se ha informado de acercamientos de empresas taiwanesas y chinas a investigadores japoneses para colaborar, lo que obliga a vigilar la fuga de tecnología.

La fuerza de Japón está en décadas de investigación básica acumulada y en una cadena de suministro que incluye a fabricantes de materiales y de equipos. Tanto la MRAM como el semiconductor de diamante son tecnologías que Japón inventó y cultivó. Pero, como señala un investigador del AIST, las universidades y los centros de investigación no pueden por sí solos llevar una tecnología a la sociedad. El apoyo público y la implicación decidida del sector privado decidirán si la ventaja técnica se convierte en competitividad industrial.

En Japón, las empresas derivadas de universidades y los programas nacionales están acelerando la puesta en práctica de estas tecnologías. Frente a retos globales como el consumo eléctrico de la IA, el 6G o la exploración espacial, ¿qué se está haciendo en tu país en semiconductores de próxima generación? Nos encantaría saberlo.

Referencias