A próxima onda dos chips

Do NY Times
9/1/2014

Nanomateriais inseridos nos chip antes de serem cortados em suas formas finais no SLAC National Accelerator Laboratory, em Menlo Park, Califórnia

Por John Markoff

PALO ALTO, Califórnia – Não muito tempo depois que Gordon E. Moore propôs em 1965 que o número de transistores que poderiam ser gravados em um chip de silício continuaria a dobrar aproximadamente a cada 18 meses, os críticos começaram a prever que a era da “Lei de Moore” teria um fim.

Mas ela vem durando desde então, quase 50 anos depois.

Mais do que nunca, recentemente, especialistas da indústria vêm alertando que o progresso da indústria de semicondutores está para chegar a um impasse – e que a teoria do Dr. Moore, co-fundador da Intel, vai perder a validade.

Se assim for, que vai haver um impacto dramático sobre o mundo da informática. A inovação que levou a computadores pessoais, reprodutores de música e smartphones está diretamente relacionada com o custo de transistores caindo vertiginosamente, que agora cabem aos bilhões em pedaços de silício – chips de computador –  do tamanho de uma unha, e que podem custar poucos dólares cada .

Mas a Lei de Moore não está morta, é apenas evolução, de acordo com cientistas e engenheiros mais otimistas. Seus argumentos são de que será possível criar circuitos que estão mais perto da escala de moléculas individuais, utilizando uma nova classe de nanomateriais – metais, cerâmicas, polímeros ou compostos que podem ser organizados de “baixo para cima”, e não a de cima para baixo.

Por exemplo, os designers de semicondutores desenvolvem processos químicos que podem tornar possível a “auto-montagem” de chips, fazendo circuitos para formar padrões de fios ultrafinos numa “bolacha” semicondutora. Combinando esses padrões de nanofios com técnicas de fabricação de chips convencionais, os cientistas acreditam que isso levará a uma nova classe de chips de computador, mantendo-se a Lei de Moore viva, reduzindo o custo de fabricação de chips no futuro.

“A chave é auto-montagem”, disse Chandrasekhar Narayan, diretor de Ciência e Tecnologia no Centro de Pesquisa Almaden da IBM em San Jose, Califórnia.  “Você usa as forças da natureza para fazer o seu trabalho para você. Força bruta não funciona mais, você tem que trabalhar com a natureza e deixar as coisas acontecerem por si só. ”

Para fazer isso, os fabricantes de semicondutores terão que se deslocar da era do silício para o que poderia ser chamado de a era dos materiais computacionais. Pesquisadores no Vale do Silício, com novos e poderosos supercomputadores para simular suas previsões, estão mostrando o caminho. Embora os chips semicondutores não sejam produzidos aqui, as novas classes de materiais que estão sendo desenvolvidos nesta área tendem a remodelar o mundo da computação ao longo da próxima década.

“Os materiais são muito importantes para sociedades humanas”, disse Shoucheng Zhang, um físico da Universidade de Stanford, que recentemente liderou um grupo de pesquisadores para projetar uma liga de estanho que tem propriedades de supercondução à temperatura ambiente. “Eras inteiras são lembradas por materiais – a idade da pedra, a idade de ferro, e agora temos a idade de silício. No passado, têm sido descoberto por acaso. Uma vez que temos o poder de criar materiais, eu acho que isso é transformador.”

Levando esta pesquisa à frente, há impactos na economia – especificamente, os fabricantes de semicondutores em larga escala ainda estão buscando pagar os investimentos em suas fábricas de última geração. Na indústria de chips,  esse item é tratado como a “Segunda Lei de Moore.”

Daqui a dois anos, uma nova fábricas de chips microprocessadores custará de R $ 8 a US $ 10 bilhões, de acordo com um relatório recente da Gartner – mais de duas vezes mais que a geração atual. Esse montante pode subir para entre US $ 15 e US $ 20 bilhões até o final da década, o equivalente ao produto interno bruto de um país pequeno.

Esses gastos impressionantes que em breve serão necessários sinaliza que o risco para as empresas de chips é imensa. Então ao invés de investir em tecnologias convencionais caras que podem falhar, os pesquisadores estão olhando para estes novos materiais de auto-montagem.

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Meus comentários:

Para que se tenha uma idéia do que é isso, um rádio da 1ª metade do século 20 tinha o tamanho de umas 3 ou 4 caixas de sapato, pesava 10 kg. e sintonizava ondas médias (AM) e ondas curtas. Só. E usava 4 válvulas. Cada válvula é o equivalente a um transistor, coisa desenvolvida no final da década de 1940 pela turma do William Shockley, do Bell Labs nos Estados Unidos. Estava inaugurada a era do silício. Um radio pode então ficar do tamanho de 1/2 caixa de sapato, com poucos transistores, consumindo muito menos energia.

O primeiro computador lançado no mercado, o Eniac, ocupava vários andares de um prédio grande e possuía dezenas de milhares de válvulas. Uma equipe de manutenção fazia rodízio em turnos simplesmente para trocar válvulas. O Eniac não seria capaz de rodar uma mera planilha eletrônica dos dias de hoje.

Veio o circuito integrado, os processadores (chips), no final da década de 1970. Até que Gordon Moore formulou sua lei, que vigora há 50 anos. Hoje, um chip processador de um smartphone ou tablet contém mais e 1 bilhão de transistores.

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