Primeiro processador feito de uma única camada atômica

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/04/2017

Microfotografia do processador fabricado com semicondutores com apenas uma camada atômica [Imagem: Hermann Detz/TU Vienna]

Eletrônica atômica

Está pronto o primeiro processador feito com os semicondutores mais finos possíveis - com apenas uma camada atômica.

Além de "mais fino impossível", o processador é flexível e potencialmente transparente.

E ele não foi feito de grafeno, mas de molibdenita, ou dissulfeto de molibdênio (MoS2). Embora ambos sejam considerados materiais bidimensionais, o grafeno tem um único átomo de espessura, um átomo de carbono, enquanto a organização dos átomos de molibdênio e enxofre deixa a molibdenita com três átomos de espessura.

A molibdenita tem estado à frente do grafeno no quesito proximidade do uso industrial, mas mais recentemente várias equipes vêm apostando em soluções híbridas para a eletrônica ultrafina - ao contrário do grafeno, a molibdenita possui naturalmente propriedades semicondutoras.

Processador monoatômico

O primeiro microprocessador totalmente funcional feito de materiais monoatômicos foi construído por Stefan Wachter e seus colegas da Universidade de Viena, na Áustria.

O processador, medindo 0,6 mm², é formado por apenas 115 transistores, o que o torna capaz de executar operações lógicas de 1 bit - mas a estrutura é escalável, e versões multibits deverão ser fabricadas a seguir.

"Nosso objetivo é construir circuitos significativamente maiores que possam fazer muito mais em termos de operações úteis. Queremos fazer um projeto de 8 bits completo - ou mesmo mais bits - em um único chip com componentes ainda menores," disse o professor Thomas Mueller, coordenador da equipe.

Estrutura do processador de 15 nanotransistores, capaz de cálculos de 1 bit. [Imagem: Stefan Wachter et al. - 10.1038/NCOMMS14948]

Promessas e dificuldades

Em termos de uso futuro, a equipe ainda não está mirando nos processadores dos computadores e nem mesmo dos celulares, com seus bilhões de transistores, mas afirma que a arquitetura da eletrônica atômica já está a caminho de atender as especificações da Internet das Coisas, principalmente porque as dimensões ultraminiaturizadas permitirão construir chips com um consumo mínimo de energia.

"Em princípio, é uma vantagem ter um material fino para um transístor. Quanto mais fino for o material, melhor será o controle eletrostático do canal do transístor e menor será o consumo de energia," disse o professor Mueller.

Mas aplicações mais estado-da-arte também são esperadas. É possível, por exemplo, integrar nanoLEDs a esses circuitos ultraminiaturizados, facilitando a fabricação de telas flexíveis e papéis eletrônicos.

Antes, porém, será necessário melhorar bastante o processo de fabricação, que está nos estágios iniciais de desenvolvimento.

Uma das maiores dificuldades é a necessidade de fabricar os transistores em um substrato e depois transferi-los para o chip definitivo. Quando for possível fabricar os nanotransistores diretamente no substrato dos chips terá sido dado um passo importante rumo à reprodutibilidade, para que esses chips monoatômicos possam ser fabricados de forma consistente.

Bibliografia:

A microprocessor based on a two-dimensional semiconductor

Stefan Wachter, Dmitry K. Polyushkin, Ole Bethge, Thomas Mueller

Nature Communications

Vol.: 8, Article number: 14948

DOI: 10.1038/NCOMMS14948