O grafeno e os transístores de 0.01 micron

Em 1965, Gordon Moore profetizou que o poder de processamento dos computadores dobraria a cada dois anos, impulsionado pela redução no tamanho dos transístores e no conseqüente aumento na freqüência de clock. Naturalmente, não se trata de vidência ou de nenhuma lei mística que misteriosamente se aplica aos transístores, mas sim de um simples modelo econômico sobre o qual a indústria de eletrônicos tem se baseado.

O interessante na lei de Moore é que ela tem se mantido válida ao longo das décadas. Desde então, os transístores já encolheram de várias micras (nos primeiros circuitos integrados) até os 0.045 micron usados nos processadores atuais.

Existe um certo consenso de que a técnica de fabricação atual, baseada em waffers de silício, onde os transístores são construídos usando técnicas avançadas de litografia deve permitir a criação de transístores de até 0.02 micron, onde os transístores possuem apenas dois ou três átomos de espessura e poucas dezenas de átomos de comprimento e nos aproximamos dos limites físicos da matéria. Para ter uma idéia, a 0.02 mícron, o gate (que é a parte funcional do transístor) mede o equivalente a um único átomo de ouro. Como já estamos próximos da migração dos 0.045 micron para os 0.032 micron, o limite "físico" dos 0.02 será atingido após mais duas gerações de processadores.

O futuro da lei de Moore ao que tudo indica reside no grafeno (graphene) um material abundante, que pode ser encontrado no grafite e em outros compostos de carbono. O grafeno é uma estrutura surpreendentemente estável e resistente. Você pode imaginar uma grade de átomos de carbono com um único átomo de espessura, como ilustra esta imagem da wikipedia:

O grafeno tem se mostrado ser a chave para produzir transístores de apenas 0.01 micron, o que significa uma ou duas gerações inteiras de desenvolvimento depois dos 0.02 micron que limitam as técnicas de litografia. Os primeiros a conseguirem um transístor de 0.01 micron funcional foram o professor Andre Geim e o doutor Kostya Novoselov, da universidade de Manchester, como você pode ver em detalhes nesse artigo da Wired. Esta foto feita com a ajuda de um microscópio eletrônico dá uma idéia das dimensões:

Naturalmente, a técnica de produção de transístores usando grafeno ainda engatinha. Uma coisa é fazer um transístor isolado, outra é fazer um processador funcional, com alguns bilhões deles. Entretanto, com os valores astronômicos que são investidos anualmente no desenvolvimento de novas tecnologias, isso pode ser apenas questão de tempo.