Informática

O que pode matar e o que pode salvar a Lei de Moore

Com informações do SPIE - 05/08/2019

Os processos de litografia e gravação, usados para fabricar os chips, sãos os grandes responsáveis pela longevidade da Lei de Moore.
[Imagem: Cortesia ASML/Divulgação]

Vida longa à Lei de Moore

A Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica (SPIE), uma sociedade profissional sem fins lucrativos que reúne profissionais de toda a indústria de tecnologia, chamou os responsáveis pelas maiores empresas fabricantes de máquinas e equipamentos que a indústria eletrônica utiliza e lhes pediu para que respondessem duas questões: O que matará a Lei de Moore e o que poderá salvá-la?

Talvez você nunca tenha ouvido falar nesses personagens ou em suas empresas, mas eles são os responsáveis por construir os equipamentos que empresas mais conhecidas, como Intel, Asus, IBM, Samsung e outras utilizam para fazer processadores, memórias e circuitos eletrônicos em geral. Assim, são eles que conhecem as tecnologias que estarão sendo incorporadas nas máquinas que farão as próximas gerações de chips.

A morte da Lei de Moore, por sua vez, tem sido entendida como o fim do escalonamento litográfico. Por mais de 50 anos, os tamanhos mínimos dos transistores dentro dos chips têm diminuído cerca de 12% ao ano, lembrou o moderador da discussão Chris Mack, da Fractillia. Esse progresso diminuiu recentemente.

Então, a miniaturização dos componentes eletrônicos chegou ao fim?

A onda de novos materiais para a eletrônica inclui principalmente os materiais bidimensionais.
[Imagem: Philip Krantz/Krantz NanoArt]

"Ela não vai chegar a um fim tão cedo," disse Tony Yen, da holandesa ASML. Ele acrescentou que sua empresa, que fabrica escâneres de ultravioleta extremo (EUV), tem um roteiro de 10 anos de novos avanços em seus produtos. Após isso, e já em desenvolvimento, está um aumento na abertura numérica de 0,33 para 0,5, o que aumentará a resolução obtida nos circuitos, permitindo mais componentes na mesma área.

Yen reconheceu que progressos adicionais precisarão de pesquisa e desenvolvimento em novos materiais. Em particular, ele citou a necessidade de novos fotorresistes. Essas substâncias absorvem os fótons que chegam e depois polimerizam, formando uma máscara para gravação e subsequente processamento.

John Peterson, da IMEC, especializada em equipamentos para nanoeletrônica, prevê que a litografia óptica nunca chegará ao fim da estrada. Entre as possibilidades para mantê-la caminhando em frente estão o aprendizado de máquina e a inteligência artificial, que podem melhorar o controle do processo e melhorar o desempenho dos equipamentos. Também poderá surgir a litografia multicor e a litografia 3D. A operação multicor dará aos engenheiros outro botão para girar para extrair mais desempenho. Domar a dimensão vertical altera as restrições no posicionamento dos componentes e é uma estratégia que já está sendo empregada pelos chips de memória para melhorar a densidade.

Seu lema, disse Peterson, é "todo o caminho à frente é óptico".

Achar defeitos é uma das formas de garantir a miniaturização contínua.
[Imagem: Cortesia IMEC/Divulgação]

Como salvar a Lei de Moore

A questão sobre o que salvará a Lei de Moore e o escalonamento litográfico também trouxe considerações sobre a definição do problema e como ele deveria ser tratado.

Rob Atkin, da britânica ARM, disse que a Lei de Moore já foi salva porque certos aspectos do escalonamento relacionados ao processamento pararam nos 90 nm, ou muitos nós de tecnologia e mais de uma década atrás. No entanto, isso passou despercebido por causa da engenhosidade dos engenheiros. "Os projetistas de células padrão e células SRAM meio que esconderam isso," disse ele. "A miniaturização só continuou porque as bibliotecas de células padrão melhoraram."

Philip Leray, também da IMEC, observou que, se a Lei de Moore está desacelerando, ainda há porções significativas de área nos chips para serem usadas para acelerá-la de novo. "Há muitos comprimentos de onda a serem explorados e trazerem valor," disse ele.

Essas bandas espectrais podem melhorar a metrologia, facilitando a identificação de defeitos. Um local onde duas linhas metálicas quase se tocam, ou tocam mesmo, por exemplo, pode ser mais facilmente encontrado se uma bolacha de silício for examinada em um comprimento de onda diferente ou em múltiplos comprimentos de onda simultaneamente.

Bem mais adiante no futuro, a promessa é de uma computação baseada em componentes atômicos.
[Imagem: Universidade do Texas - Austin]

Parcerias e novos materiais

Parcerias entre fornecedores de tecnologias complementares poderiam salvar a Lei de Moore, defendeu Rich Wise, da Lam Research.

As áreas beneficiadas transmitem-se ondas de impulsos mútuos com as possíveis soluções. Um exemplo é o 3D, que apresenta desafios para os fornecedores de gravação e de litografia. "Há um bocado de oportunidades para trabalhar com seus parceiros," disse ele.

Novos materiais podem ajudar a salvar a Lei de Moore, disse Ryan Wilson, da FUJIFILM. Assim, os fornecedores estão empenhados em garantir que o setor de semicondutores tenha uma ampla variedade para escolher. "Vamos continuar apresentando uma ampla variedade de opções," afirmou.

Wilson também mencionou a necessidade de entender melhor os estocásticos, ou eventos aleatórios, que tornam as reações químicas variáveis. Essa informação pode permitir tornar mais estritas as especificações do processo, o que, por sua vez, permitirá um controle de processo mais rigoroso, ampliando o escalonamento.

Chips híbridos e componente 3 em 1 são outras alternativas para dar uma vida mais longa à Lei de Moore.
[Imagem: Dhakras et al. - 10.1088/1361-6528/aa7350]

Eternidade não está garantida

Finalmente, a solução para manter a Lei de Moore valendo no futuro pode implicar a incorporação da fotônica, MEMS e outras novas tecnologias no kit de ferramentas, disse Eric Hosler, da Hosler Consulting.

Isso ocorre porque os consumidores não se importam com o tamanho do componente dentro de um chip. Eles só esperam uma certa experiência com o funcionamento de uma nova tecnologia. Enquanto essa expectativa for satisfeita, a Lei de Moore, em certo sentido, continuará viva.

Mas evitar que a Lei de Moore venha a morrer um dia não será fácil, de acordo com Hosler. "Isso envolverá inovação em vários setores diferentes," disse ele.