Eletrônica

Nanofios de silício ampliam capacidade dos processadores

Com informações do Jornal da Unicamp - 09/06/2014

Em cima, o transístor 3D. Embaixo, os nanofios em duas escalas de ampliação.
[Imagem: Marcos Vinícius Puydinger dos Santos]

Miniaturização

Depois de apresentar, no ano passado, o primeiro transístor 3D fabricado no Brasil, pesquisadores brasileiros avançam no domínio das técnicas de fabricação dos nanofios tridimensionais de silício, as minúsculas estruturas por onde flui a eletricidade no interior dos atuais componentes eletrônicos.

Os transistores 3D são uma das principais apostas para que se possa manter o ritmo atual de miniaturização e de melhoria de desempenho dos processadores, presentes não apenas nos computadores, mas também nos telefones celulares, automóveis, equipamentos de diagnóstico médico e no controle de processos industriais.

Se um único chip de computador pode conter bilhões de transistores, um só transístor pode abrigar milhares de nanofios, que são os "canos" por onde passa a eletricidade.

Nanofio 1D tem propriedade 3D com 6X mais potência

Foi nesse campo de dimensões ainda mais reduzidas que novos avanços foram obtidos pela equipe do Centro de Componentes Semicondutores (CCS) e da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas).

Fabricação de nanofios

Marcos Vinícius Puydinger e José Alexandre Diniz fabricaram transistores 3D com 35 nanômetros, formados por até 1.280 nanofios.

Para isso, Marcos comparou dois processos para a produção dos transistores, envolvendo diferentes equipamentos e métodos.

O primeiro é o Feixe de Íons Focalizados, conhecido pela sigla FIB (Focused Ion Beam), que dispara íons de gálio sobre a superfície de silício, esculpindo-a em escala nanométrica e, quando necessário, depositando outros materiais sobre o silício, tais como platina ou o isolante óxido de silício.

O outro processo, a Litografia de Feixe de Elétrons, ou EBL (Electron Beam Litography), vale-se das partículas subatômicas para desenhar um gabarito que depois é usado, em outros equipamentos, como molde para a criação dos transistores.

Ambas as técnicas representam um avanço em relação ao primeiro transístor 3D feito no Brasil.

"Cada técnica tem suas peculiaridades e desafios", disse Marcos. "A ideia foi explorar as técnicas e fazer algo inovador para o Brasil".

Recentemente se demonstrou que nanofios que passam de isolantes a condutores batem o silício em termos de desempenho.
[Imagem: Peter Marley]

Protótipos

Os transistores produzidos pelo FIB levaram dois dias para serem feitos, com um custo unitário de US$ 4 mil (mais de R$ 8 mil) por dispositivo. Já os obtidos por meio da litografia de elétrons consumiram dez dias de trabalho, mas a um custo unitário de US$ 150, ou pouco mais de R$ 300.

É importante notar que esses valores são para componentes experimentais, feitos um a um - produções industriais alcançariam valores muitíssimo menores, e a proporção pode indicar como os investimentos devem ser feitos.

Infelizmente, é improvável que a indústria brasileira adote as tecnologias testadas pelo grupo.

"A indústria nacional não está nessa fase, nem temos fábricas para isso," afirmou o professor José Alexandre. "Há uma tendência mundial de a indústria se deslocar para onde a mão de obra é mais barata. Mas temos de obter a tecnologia, alguém no Brasil tem de ser capaz de fazer isso."

"A arquitetura de transistores (...) baseada em nanofios tem-se tornado essencial para sustentar a Lei do Moore e permitir a evolução da indústria nanoeletrônica", comenta Marcos. "O desenvolvimento e emprego desses transistores têm sido exigências fundamentais para a moderna indústria microeletrônica."