O fim do Transistor (NOT009)

Escrito por Newton C Braga

A HP (Hewllet Packard) apresentou em 2007 uma inovação tecnológica que deve se tornar uma alternativa sem precedentes para a substituição dos transistores nos circuitos eletrônicos. Com dimensões muito menores, o novo dispositivo promete ser muito mais rápido e de menor consumo, proporcionando a possibilidade de se criar uma nova geração de computadores milhares de vezes mais rápidos e poderosos que os atuais além de muitos outros aplicativos. Veja neste artigo o que a HP está prometendo para revolucionar a eletrônica.

A transição da válvula para o transistor causou uma revolução na eletrônica sem precedentes. Os equipamentos, com um consumo muito menor, ocupando também espaços mais reduzidos podiam então ser portáteis.

A partir do final da segunda guerra surgiram então eletrônicos revolucionários como o rádio transistorizado, gravadores portáteis e muitos outros que agora, no final da “cadeia evolutiva” chegam aos sistemas wireless, telefones celulares, chips implantáveis (RFID) e muitos outros.

No entanto, tudo isso ainda é, em última análise, formado por transistores. O transistor é o tijolo mestre dos circuitos integrados e toda a eletrônica depende hoje desse componente.

Thomas Moore, com sua famosa lei previa que existiria um limite para a evolução dos aplicativos eletrônicos, especificamente os computadores, determinado por quão pequeno poderia ser um transistor.

Se bem que esse limite tenha sido estendido várias vezes pela descoberta de novas tecnologias, desde 1965 quando a lei foi divulgada, principalmente na litografia, parece que agora ele está próximo.

O transistor não pode ir muito além do que hoje ele é. No entanto, a Lei de Moore pode ser estendida se pensarmos em novas tecnologias que substituam a do tradicional transistor.

A alternativa seria algo revolucionário que pudesse fazer o mesmo que o transistor, mas que não fosse um transistor e é isso justamente que a HP está propondo com sua nova tecnologia.

 

O Substituto do Transistor

Pesquisadores da HP desenvolveram novos dispositivos denominados Crossbar Latches (Chaves de Barras Curzadas) que podem ser a alternativa para o futuro, substituindo os transistores.

Os novos dispositivos podem ser fabricados com dimensões tão pequenas, que milhares deles preencheriam o equivalente ao diâmetro de um fio de cabelo.

Para que o leitor tenha uma idéia, os menores transistores que podem ser fabricados hoje baseados na tecnologia do silício, tem um comprimento de aproximadamente 90 nm (nanômetros). Isso significa que no equivalente ao diâmetro de um fio de cabelo podemos enfileirar 100 000 deles.

Os dispositivos Crossbar da HP medem apenas de 2 a 3 nm, ou seja, são de 30 a 50 vezes menores, o que nos leva a poder enfileirar de 2 000 000 a 3 000 000 deles num comprimento equivalente ao diâmetro de um fio de cabelo.

Estes novos dispositivos da nanotecnologia, consistem em um fio de platina sobre o qual cruzam dois fios do mesmo material, correspondentes à linhas de controle.

Entre os fios, no local em que eles cruzam, existem junções comutadoras em escala molecular. Estas junções consistem em moléculas cuja composição ainda não está bem definida, mas que apresentam as propriedades que dão ao dispositivo o inusitado comportamento.

Aplicando uma seqüência de impulsos de tensão às linhas de controle, e usando polarização apropriada na linha controlada pode-se fazer com que funções NÃO, E e OU sejam realizadas.

Estas são justamente as três operações básicas que permitem a implementação de qualquer tipo de circuito de processamento.

Estes dispositivos, além de mais simples que os transistores que já estão no limite de suas dimensões, são muito menores.

Mas a vantagem principal é que sendo muito menores, os sinais podem passar por eles com maior velocidade e sua ação no controle desses sinais pode ser milhares de vezes mais rápida que a de um transistor comum.

 

Figura 1 (Foto cortesia HP)

 

Na figura 1 mostramos uma matriz de 8 x 8 barras cruzadas com apenas 40 nm, fabricadas usando um processo de litografia.

O mais interessante dessa nova tecnologia, é que os novos dispositivos não apresentam apenas um comportamento lógico que possibilita sua aplicação em eletrônica digital.

As linhas de controle podem ser polarizadas com sinais e isso faz com que eles sejam amplificados, possibilitando assim uma operação do dispositivo no modo linear.

 

 

Figura 2 (foto cortesia HP) – Nano-Pontes conectando paredes opostas de silício.

 

Na figura 2 mostramos uma aplicação alternativa que consiste na integração de sensores em nano-escala. Com a tecnologia desenvolvida é possível fabricar nanofios com espessuras da ordem de poucos nanômetros.

Sensores desse tipo podem ser usados para detectar gases tóxicos, determinar a mistura de combustíveis

Segundo a HP, dispositivos que utilizem a nova tecnologia deverão estar disponíveis em torno de 2012.

Segundo Phil Kuekes, um dos descobridores da nova tecnologia, os transistores ainda estarão presentes durante muito anos na maioria das aplicações eletrônicas, mas serão substituídos gradativamente pelos novos dispositivos.

Apenas lembramos que a invenção do carro não fez com que as pessoas deixassem de andar à pé, e nem a invenção do avião fez com que os carros se tornassem obsoletos. Na eletrônica ocorre o mesmo.

A válvula ainda hoje não está descartada e existem muitos adeptos desta nova tecnologia. Da mesma forma, o transistor bipolar não foi descartado pelo FET e muito menos pelo circuito integrado.

Sempre que uma nova tecnologia aparece existe uma tendência exagerada em se achar que ela descarta completamente a anterior, observamos isso constantemente. O que ocorre é que a nova tecnologia passa a cumprir sua função preenchendo um espaço em que ela é melhor, mas tecnologias anteriores ainda encontrarão um espaço, em que elas continuarão ainda ser melhores.

Lembre-se que apesar de você ter um PC da última geração no seu trabalho do dia a dia, você ainda tira do bolso sua velha calculadora de 4 bits (4 operações) quando precisa somar o seu saldo bancário.