O avanço tecnológico, felizmente, nunca para! A novidade, desta vez, não é pouco impressionante: pesquisadores conseguem integrar materiais 2D em chips de silício.
Esse avanço significativo na área de eletrônica foi alcançado por uma equipe de cientistas na China. Pela primeira vez, um chip de memória completamente operacional, fabricado com materiais bidimensionais, foi criado e conectado de forma direta a um circuito integrado de silício comum.
Este feito tem o potencial de alterar os métodos de produção de semicondutores no futuro. O trabalho, conduzido por Chunsen Liu e sua equipe na Universidade Fudan, em Xangai, teve sua divulgação no dia 9 de outubro pela publicação científica Nature, que pode ser acessada diretamente clicando aqui.
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Como funciona a nova tecnologia de chip híbrido
A eletrônica baseada em materiais 2D sempre foi associada a um desempenho e uma eficiência extremos, em escala atômica. No entanto, suas aplicações práticas permaneciam restritas a ambientes de laboratório.
O grande obstáculo era integrar esses materiais finíssimos com a tecnologia de silício já estabelecida pela indústria.
O grupo de pesquisa superou esse problema com um método próprio, batizado de ATOM2CHIP. Com essa técnica, os cientistas conseguiram depositar uma camada de dissulfeto de molibdênio (MoS2), com espessura de poucos átomos, sobre um chip de silício CMOS padrão de 0,13 mícron.
O produto final é um circuito integrado híbrido. Ele une uma matriz de memória flash do tipo NOR, feita com o material 2D, a um controlador CMOS convencional.
Essa conexão entre os nanomateriais experimentais e os processos industriais de fabricação é considerada um passo fundamental.
Resultados práticos e superação de desafios técnicos
Os testes realizados no chip completo apresentaram um rendimento de 94,34%, um percentual que se equipara ao observado na fabricação comercial de componentes de silício. A operação atingiu velocidades de até 5 MHz.
Em termos de eficiência energética, cada bit consumiu apenas 0,644 picojoules, um valor consideravelmente inferior ao das atuais memórias flash de silício.
O dispositivo também mostrou tempos rápidos de programação e apagamento, na casa dos 20 nanossegundos, capacidade de manter os dados armazenados por uma década e suportou mais de 100 mil ciclos de regravação.
Para chegar a esses resultados, a equipe precisou resolver a questão da rugosidade da superfície do silício. Mesmo quando polido, o material apresenta irregularidades em escala nanométrica, que podem danificar camadas com espessura atômica.
Pesquisadores conseguem integrar materiais 2D em chips de silício; saiba mais!
O processo ATOM2CHIP incluiu uma etapa de adesão que permite ao material 2D se adaptar aos contornos do circuito subjacente sem sofrer rupturas.
Um sistema de encapsulamento específico também foi desenvolvido para proteger a estrutura contra danos causados pelo calor e por descargas eletrostáticas.
Outro elemento fundamental foi o desenvolvimento de um projeto de sistema multiplataforma. Trata-se de uma interface personalizada que permite a comunicação eficiente entre a camada de material 2D e a lógica de controle do CMOS.
Esse projeto viabiliza operações comandadas por instruções, processamento em paralelo de 32 bits e acesso aleatório aos dados, características que definem um chip de memória com funcionalidade completa.
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Impacto futuro da inovação em semicondutores
Os autores do estudo consideram o trabalho um marco para a aplicação prática das vantagens da eletrônica 2D. As consequências dessa conquista se estendem para além das memórias flash.
Se puder ser produzida em larga escala, a arquitetura híbrida pode permitir uma redução expressiva no consumo de energia e um aumento na densidade dos componentes em processadores de nova geração e em unidades para inteligência artificial (IA).
Isso representaria uma forma de dar continuidade à Lei de Moore, aproximando-se do limite atômico. Embora a produção em grande volume ainda seja um objetivo distante, este é o momento em que os materiais 2D mais se aproximaram de uma aplicação comercial concreta.
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Fontes: Tom’s Hardware | Nature
Hah, essa ATOM2CHIP parece que resolveu a velha dor de cabeça de fazer o MoS2 não desmanchar-se do silício! E 94,34% de rendimento? Impressionante! Mas eita, ainda precisaram inventar um encapsulamento pra proteger da queima e descarga elétrica. Acho que a próxima grande barreira será conseguir explicar o funcionamento daquele projeto multiplataforma para o pessoal da TI, depois de entender como usar o cupom 10DO10 pra comprar um teclado gamer. Quem diria que nanotecnologia e promoções de tech-gadgets se encontrariam nesse artigo?hẹn giờ online