IBM rompe barreiras

IBM viabiliza transistores de nanotubos de carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/10/2015

Esquema dos transistores de nanotubos de carbono, que avançaram a miniaturização para a faixa de 1,8 nanômetro. [Imagem: IBM Research]

Nanotransistores

Os esforços de US$3bi da IBM para chegar à era pós-silício deram novos resultados práticos.

Há poucos meses, a empresa anunciou ter conseguido integrar semicondutores futurísticos em chips de silício. Logo em seguida, em parceria com a Samsung, a empresa empurrou a fronteira atual da miniaturização da eletrônica, alcançando a faixa dos 7 nanômetros.

Agora foi dado um passo importante para substituir os transistores de silício por nanotubos de carbono - para quem não se lembra, os nanotubos de carbono já foram tão famosos quanto o grafeno, mas os progressos na sua utilização prática estão sendo mais lentos do que se esperava.

Transístor de nanotubo

Os engenheiros da IBM conseguiram miniaturizar os contatos elétricos que chegam aos componentes sem diminuir o desempenho do transístor de nanotubo, abrindo o caminho para a construção de processadores e chips em geral com uma capacidade muito superior aos atuais.

Os ganhos são tão grandes que permitem levar a tecnologia da microeletrônica para o nível de 1,8 nanômetro, quatro gerações tecnológicas à frente da atual.

Além de menores e mais rápidos, os transistores de nanotubos de carbono consomem menos energia e dissipam menos calor, além de serem mais resistentes aos vazamentos de corrente e às interferências que estão impedindo o aumento de velocidade dos microprocessadores - foi esse gargalo que levou à atual tendência de construção de processadores com múltiplos núcleos, já que não é possível acelerar cada núcleo individualmente, como ocorreu durante quase 25 anos.

O nanotubo de carbono liga-se quimicamente aos contatos metálicos que transportam a eletricidade dentro dos chips. [Imagem: IBM Research]

Transistores de carbono

Nos transistores de carbono, os elétrons podem se mover mais facilmente do que nos componentes de silício, e as dimensões ultrafinas dos nanotubos - e do grafeno - proporcionam vantagens adicionais na escala atômica.

Dentro de um chip, os contatos são como válvulas que controlam o fluxo dos elétrons do metal para dentro dos canais do transístor, que é semicondutor.

Conforme os transistores diminuem de tamanho, a resistência elétrica desses contatos aumenta exponencialmente, o que impede qualquer otimização de desempenho. Até agora, diminuir o tamanho dos contatos causava uma queda estrondosa no desempenho - quer seja nos transistores de silício, quer seja nos de nanotubos ou de grafeno.

Os pesquisadores da IBM inventaram um novo processo metalúrgico para fabricar os contatos, uma espécie de solda microscópica, que liga quimicamente os átomos do metal dos contatos elétricos aos átomos de carbono nas extremidades dos nanotubos. Este esquema "ligado pelas pontas" permite que os contatos sejam miniaturizados abaixo dos 10 nanômetros sem perda no desempenho dos transistores de nanotubos de carbono.

Bibliografia:

End-bonded contacts for carbon nanotube transistors with low, size-independent resistance
Qing Cao, Shu-Jen Han, Jerry Tersoff, Aaron D. Franklin, Yu Zhu, Zhen Zhang, George S. Tulevski, Jianshi Tang, Wilfried Haensch
Science
Vol.: 350 no. 6256 pp. 68-72
DOI: 10.1126/science.aac8006