Cientista da IBM Revela Tecnologia de Nanotubos de Carbono para Estender a Lei de Moore

Cientista da IBM Research Qing Cao revela método inovador para interconectar nanotubos de carbono.

O iminente desaceleração de chips baseados em silício há muito leva pesquisadores a buscar alternativas. Qing Cao da IBM afirma que nanotubos de carbono (CNTs) — folhas cilíndricas de carbono com apenas alguns átomos de largura — oferecem caminho para transistores menores, mais rápidos e mais eficientes energeticamente que podem sustentar a Lei de Moore por décadas.

Reconhecido como Pioneiro Sub-35 pela MIT Technology Review este ano, Cao demonstrou como CNTs podem ser precisamente alinhados em arrays densos e então ligados a minúsculos conectores metálicos. Esta técnica, apresentada no EmTech da TR em Cambridge, MA, pavimenta caminho para escalar CNTs para corresponder às dimensões atuais de chips de silício.

Quais são os limites do silício, e como CNTs os superam?

Qing Cao: Chips de silício atuais abrigam bilhões de transistores em 22 nm, e já fabricamos nós de 7 nm. No entanto, silício atinge barreira física em torno de 5–6 nm devido a efeitos de tunelamento quântico. CNTs, com diâmetros cerca de 1 nm (quatro átomos de largura), permitem dispositivos na escala de 5 nm e além. Nestas dimensões, transistores CNT podem operar duas vezes mais rápido que silício consumindo menos da metade da energia.

Por que chips CNT não foram comercializados ainda?

QC: À medida que dimensões de dispositivos encolhem, interconexões que conectam transistores também devem encolher. Reduzir conectores metálicos abaixo de 10 nm aumenta dramaticamente resistência, minando performance. Nossa equipe no Centro de Pesquisa Thomas J. Watson desenvolveu ligação química robusta entre extremidades de CNT e fios de molibdênio, demonstrando que mesmo conexões metálicas de 40 átomos de largura preservam performance do dispositivo.

Construir wafer completo de CNT permanece desafio. Criamos processo de auto-montagem que arranja CNTs em arrays lado a lado através de wafer, permitindo integração de contatos metálicos com perda resistiva mínima. Esta combinação pode gerar chips menores, mais rápidos e mais eficientes energeticamente que seus equivalentes de silício, estendendo efetivamente a Lei de Moore.

Quando veremos esses chips em dispositivos de consumo?

QC: Antecipamos dispositivos baseados em CNT entrando em produtos nos próximos 10–15 anos, sustentando a Lei de Moore por pelo menos as próximas duas décadas. Nossa visão de longo prazo é empacotar 1 trilhão de transistores em um único processador — mais que estrelas na Via Láctea.