Informática

IBM: Transistores de Nanotubo Comerciais Estão Chegando em Breve

Chips fabricados com transistores de nanotubos, que poderiam ser cinco vezes mais rápidos, devem estar prontos por volta de 2020, diz IBM.

  • Quinta-feira, 03 de julho de 2014
  • Por Tom Simonite
  • Tradução por Elisa Matte (Opinno)


Imagem: Chip para Teste: Cada chip nesta placa tem 10.000 transistores de nanotubo sobre ele. A IBM espera ser capaz de colocar milhões destes dispositivos em um único chip pouco depois de 2020.

Há mais de uma década, engenheiros vêm se preocupando que eles estão estão acabando os truques que podem usar para continuar a encolher os transistores de silício. Os chips mais recentes da Intel têm transistores com partes de 14 nanômetros, mas não está claro como a indústria pode continuar reduzindo as transistores de silício muito mais ou o que poderia substituí-los.

Um projeto da IBM está agora tentando fazer os transistores feitos a partir de nanotubos de carbono ficarem prontos para assumir o lugar dos transistores de silício pouco depois 2020. Segundo o roadmap da indústria de semicondutores, até lá os transistores devem ter detalhes de cinco nanômetros para acompanhar o passo da contínua miniaturização dos chips de computador. "É aí que o dimensionamento do silício não consegue acompanhar e realmente não há mais nada", diz Wilfried Haensch, que lidera o projeto de nanotubos da empresa no centro de pesquisa T.J. Watson em Yorktown Heights, Nova Iorque. Os nanotubos são a única tecnologia que parece ser capaz de impedir que o ritmo de crescimento do poder de computação desacelere, oferecendo uma forma viável de produzir transistores tanto menores quanto mais rápidos, diz ele.

Em 1998, pesquisadores da IBM fizeram um dos primeiros transistores de nanotubos de carbono funcionais. E agora, depois de mais de uma década de pesquisa, a IBM é a primeira grande empresa a se comprometer a preparar a tecnologia para comercialização.

"Trabalhamos nisso antes em um nível menos comercial", diz James Hannon, chefe do grupo de montagens e dispositivos moleculares da IBM. Hannon liderava os esforços da IBM antes de Haensch, que assumiu em 2011, após uma carreira trabalhando na fabricação de chips convencionais. "Wilfried juntou-se com experiência na tecnologia de silício [e] o nosso foco realmente mudou".

A equipe de Haensch escolheu o alvo para comercialização com base no cronograma de melhorias técnicas que a indústria de chips traçou para manter viva a Lei de Moore, uma previsão de 1965 de que o número de transistores que poderiam ser amontoados em um circuito dobraria a cada dois anos. Gerações de tecnologia de fabricação de chips são conhecidas pelo tamanho da menor estrutura que conseguem colocar em um chip. A atual melhor é de 14 nanômetros e, em 2020, para manter viva a Lei de Moore, a indústria terá de chegar aos cinco nanômetros. E é aí que a IBM espera que os nanotubos possam entrar em cena. O mais recente relatório do grupo da indústria de microchips, ITRS, diz que o chamado nodo dos cinco nanômetros é esperado para 2019.

IBM tem produzido chips com 10.000 transistores de nanotubos (veja "How to Build a Nanotube Computer"). Agora ela está trabalhando no projeto de um transistor que poderia ser colocado sobre as placas de silício usadas na indústria atualmente com alterações mínimas ao projeto e métodos de fabricação existentes. O design foi escolhido, em parte, com base em simulações que avaliaram o desempenho de um chip com bilhões de transistores. Estas simulações sugerem que o desenho escolhido deve permitir que um microprocessador seja cinco vezes mais rápido que um processador de silício usando a mesma quantidade de energia.

O design escolhido pela IBM usa seis nanotubos alinhados em paralelo para fazer um único transistor. Cada nanotubo tem 1,4 nanômetros de largura, cerca de 30 nanômetros de comprimento, e espaçados em cerca de oito nanômetros de distância de seus vizinhos. Ambas as extremidades dos seis tubos são incorporadas a eletrodos que fornecem corrente, deixando cerca de 10 nanômetros de seu comprimento exposto no meio. Um terceiro eletrodo atravessa perpendicularmente esta parte dos tubos para ligar e desligar o transistor representando os 1s e 0s digitais.

A equipe da IBM testou transistores de nanotubos com esse design, mas até agora não encontrou uma maneira de posicionar os nanotubos perto o suficiente uns dos outros, porque a tecnologia de chip existente não consegue trabalhar nessa escala. A melhor solução até o momento é rotular quimicamente o substrato e os nanotubos com compostos que os façam entrar em posição sozinhos. Esses compostos podem então ser retirados, deixando os nanotubos dispostos corretamente e prontos para receber eletrodos e outros elementos de circuito para finalizar o chip.

A equipe de Haensch compra nanotubos em massa de fornecedores industriais e filtra os tubos com as propriedades certas para transistores usando uma versão modificada de uma máquina usada para filtrar moléculas, como proteínas, na indústria farmacêutica. Ele usa corrente elétrica para separar os nanotubos semicondutores úteis para uso em transístores daqueles que conduzem eletricidade como metais e não podem ser usado para a produção de transistores.

No ano passado, pesquisadores da Universidade de Stanford criaram o primeiro computador simples construído utilizando-se apenas transistores de nanotubos (veja "The First Nanotube Computer"). Mas os componentes eram volumosos e lento em comparação aos transistores de silício, diz Subhasish Mitra, um professor que trabalhou no projeto. "Agora sabemos que você pode construir algo de útil com nanotubos de carbono", diz ele. "A questão é, como você consegue o desempenho de que precisa?"

Apesar de a IBM não tem descoberto ainda como fazer transistores de nanotubos pequenos o suficiente para a produção em massa, Mirta diz que deu passos concretos e que criou processos que podem sede adaptados na indústria de semicondutores.

Porém, por enquanto o esforço da IBM voltado para os nanotubos permanece dentro de seus laboratórios de pesquisa e não em sua unidade de negócios de semicondutores. E os pesquisadores são claros sobre o fato de que o sucesso não é garantido. Em especial, se os transistores de nanotubos não ficarem pronto até pouco depois de 2020, quando a indústria precisa deles, a janela de oportunidade pode fechar, diz Hannon da IBM.

Se os nanotubos não derem certo, há poucas outras coisas que mostram potencial para assumir o lugar dos transistores de silício até lá. Os dispositivos que manipulam o spin dos elétrons individuais estão o mais próximo possível de serem candidatos (veja "Silicon-Based Spintronics"), mas eles estão menos maduros e, ao contrário dos nanotubos de carbono, eles não se comportam de forma semelhante a transistores de silício, diz Hannon.

Para deixar seu comentário, por favor, regístrate ou efetue seu login

Esqueceu sua senha?

Publicidade

Vídeo

Inovadores com menos de 35 anos Brasil

Mais Vídeos

Informes Especiais

Uma Cura para os Gastos com Saúde

Os gastos com a saúde estão fora de controle. E a inovação em medicamentos, testes e tratamentos é o motivo. Mas e se a tecnologia pudesse ser uma forma de poupar dinheiro ao invés de gastá-lo?

Ganhando Com Dispositivos Móveis

Publicidade
Publicidade