Os transistores são a pedra angular dos circuitos integrados. Os primeiros, tal como os conhecemos atualmente, foram inventados em 1947 por John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain, três físicos dos Laboratórios Bell. Uma forma simples de definir um transistor é descrevê-lo como um dispositivo eletrônico semicondutor capaz de responder a um sinal de entrada, entregando uma saída determinada. Um amplificador eletrônico, por exemplo, aumentará na saída a potência, a tensão ou a corrente do sinal colocado na entrada, utilizando, claro, uma fonte de alimentação externa.
Existem vários tipos de transistores (bipolares, de ponto de contato, de efeito de campo, unijunção, de elétron único, fototransistores, eletroquímicos orgânicos, etc.), mas, felizmente, não é necessário nos aprofundarmos neles para continuar com este texto. Basta conhecer mais dois dados sobre esses dispositivos. Em primeiro lugar: que são elementos ativos dentro dos circuitos integrados. Em segundo: que os que nos permitiram alcançar o nível de integração usado pelas técnicas litográficas atuais são os de efeito de campo (FET).
Os transistores de bismuto prometem mudar as regras do jogo dos chips
O físico espanhol Pablo Jarillo-Herrero e seus colegas do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), nos EUA, falaram sobre o potencial do nitreto de boro em um artigo científico publicado na revista Science em 2021. Naquele momento, sua proposta era apenas teórica, mas três anos depois, eles colocaram suas ideias em prática. O que fizeram, em essência, foi fabricar um novo tipo de transistores utilizando um material ferroelétrico ultrafino constituído de nitreto de boro (um composto extremamente duro formado, em partes iguais, por boro e nitrogênio).
O ponto de partida dos pesquisadores da Universidade de Pequim é diferente. No texto científico que publicaram na Nature Materials, eles afirmam ter desenvolvido um transistor de efeito de campo do tipo GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) que é 40% mais rápido e 10% mais eficiente em termos energéticos do que os transistores FinFET mais avançados atualmente utilizados pela Intel e pela TSMC. Parece promissor.
A tecnologia GAAFET já faz parte do presente dos semicondutores e, por isso, TSMC, Intel e Samsung vêm trabalhando nela há vários anos. No entanto, esses transistores chineses têm uma característica que os diferencia claramente dos dispositivos usados pelas três empresas mencionadas: utilizam bismuto em vez de silício. O uso desse elemento químico, segundo os cientistas chineses, permite que esses transistores superem as limitações impostas pelo silício na implementação de circuitos integrados que vão além dos 3 nm.
Essas declarações de Peng Hailin, professor de química física na Universidade de Pequim e líder da pesquisa, expressam com clareza por que esses transistores são importantes: “É o transistor mais rápido e eficiente já criado [...] Se as inovações em chips baseadas em materiais existentes são consideradas um atalho, então nossos transistores baseados em materiais 2D são como ‘mudar de faixa’ [...] Nossa pesquisa demonstra que os GAAFETs 2D exibem desempenho e eficiência energética comparáveis aos transistores comerciais de silício, o que os torna candidatos promissores para a próxima geração de semicondutores.” Tomara que sim. Tomara que esses transistores tenham sucesso ao sair do laboratório e serem adotados pela indústria.
Imagem | TSMC
Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.
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