Grupo de pesquisadores demonstra transistor de um único átomo

Um grupo multinacional de cientistas, com representantes da Austrália, EUA e Coréia do Sul apresentaram um transistor de um único átomo, criado com a introdução de um átomo de fósforo sobre uma estrutura de silício, o que é em teoria o menor que se pode chegar antes dos computadores quanticos:

Para realizar o feito, o grupo utilizou um STM (scanning tunnelling microscope) para posicionar átomo de fósforo precisamente entre os eletrodos de silício, permitindo que o comportamento elétrico do átomo de fósforo seja lido através deles, criando o precursor de um transistor funcional. Naturalmente, a estrutura completa possui múltiplos átomos, mas a parte computacional é executada pelo átomo central, daí o título do estudo, que foi publicado pela revista Nature.

Assim como outros projetos, a falha no estudo é o fato de a estrutura precisar ser criada artesanalmente através do STM e precisar ser mantida a uma temperatura muito baixa (20 mK) dentro de um refrigerador com hélio líquido para funcionar, tudo isso para obter um único transistor.

De qualquer forma, o grupo conseguiu remover algumas das barreiras preliminares e mostrar que o conceito realmente funciona. Agora vem a parte difícil, que é tentar encontrar alguma forma de criar circuitos usando estes transistores e produzi-los em escala industrial, o que, caso eventualmente seja conseguido, ainda demorará décadas.

Antigamente, acreditava-se que o limite de miniaturização para os transistores de silício ficaria entre os 30 e 20 nm, limite que a Intel já atingiu com a geração atual de processadores, fabricados usando uma técnica de 22 nm. Inovações como o SOI, Low-k dieletrics e os tri-gate transistors combinados com refinamentos nas técnicas de produção estão estendendo estes limites, com a Intel já fazendo testes com wafers de 14 nm (que podem entrar em produção a partir de 2013) e prometendo wafers com transistores de 10 nm para 2015.

 

Estima-se que fabricantes com grande disponibilidade de capital, como a Intel e potencialmente a TSMC possam conseguir refinar suas técnicas de produção para produzir transistores de 8 nm ou 6.5 nm (half-node), mantendo a corrida da miniaturização por mais 6 ou 7 anos, mas é um consenso que não será possível avançar mais do que isso com o uso do silício e litografia. Como a partir dos 32 nm os ganhos a cada nova geração serão cada vez menores (transistores com um gate-leakage mais alto, com um elevado nível de defeitos e uma taxa de erros progressivamente maior) muitos especialistas argumentam que qualquer ganho a partir dos 14 nm será irrelevante, pois a miniaturização adicional introduzirá tantos problemas que a maioria dos fabricantes preferirá continuar nos 14 nm.

De qualquer forma, seja em 2013, em 2015 ou em 2017, a tecnologia atual de fabricação chegará a seu limite, sem que outra tecnologia mais avançada tenha ainda despontado no horizonte, como todas as possibilidades ainda há duas ou mais décadas do mercado.