Por JOHN MARKOFF

YORKTOWN HEIGHTS, Nova York — Espie pelo microscópio eletrônico no laboratório de Frances Ross, e será possível se convencer de que ela é não uma cientista de materiais, e sim uma agricultora em algum mundo liliputiano do silício.
Ross, pesquisadora da IBM, cultiva, no interior do Estado de Nova York, nanofios de silício em forma de cogumelo, que podem um dia se tornar os tijolos básicos de um novo tipo de eletrônica. Os nanofios são um exemplo —dos mais promissores— de uma transformação em curso, conforme os cientistas se empenham em criar uma nova geração de dispositivos menores, mais rápidos e mais poderosos do que os transistores atuais.
A razão para tantos cientistas da computação estarem perseguindo essa meta é que o encolhimento do transistor se aproximou dos limites da física fundamental. Cada vez mais, os fabricantes de transistores se debatem com efeitos subatômicos, como a tendência dos elétrons a “vazarem” pelas fronteiras do material. Os elétrons que vazam dificultam que se saiba quando um transistor está no seu estado ligado ou desligado, a informação que possibilita a computação eletrônica. Eles também provocam um calor excessivo, o que é a perdição dos chips de computador mais rápidos.
O transistor não é apenas um elemento a mais no mundo da eletrônica. Ele é a invenção que tornou possível a revolução informática. Em essência, é uma chave de liga/desliga controlada por um fluxo de eletricidade. Para fins informáticos, quando a chave está ligada ele representa “um”; quando está desligada, representa “zero”. Esses zeros e uns são a linguagem mais básica dos computadores.
Durante mais de meio século, os transistores foram ficando menores e mais baratos, seguindo a chamada Lei de Moore, segundo a qual a densidade dos circuitos dobra mais ou menos a cada dois anos. Isso foi previsto pelo cientista da computação Douglas Engelbart em 1959 e descrito em 1965 num artigo hoje legendário de Gordon Moore, cofundador da Intel, na revista “Electronics”.
Os transistores de hoje em dia são usados aos bilhões para formar microprocessadores e chips de memória. Muitas vezes chamados de transistores planares, são montados sobre a superfície (ou plano) de um “wafer” de silício, usando um processo que deposita e depois dissolve diferentes materiais isolantes, condutores ou semicondutores, com uma precisão tal que a indústria já está se aproximando da capacidade de posicionar moléculas individualmente.
Atualmente, um típico processador de ponta da Intel se baseia em aproximadamente 1 bilhão de transistores ou mais, cada um capaz de ligar e desligar cerca de 300 bilhões de vezes por segundo, e colocados tão juntos que 2 milhões de transistores caberiam confortavelmente no ponto ao final desta frase.
Na verdade, neste ano o setor está se preparando para começar a transição de uma geração de chips de microprocessadores baseados em um tamanho mínimo de 45 nanômetros para um de 32 nanômetros (um fio de cabelo humano tem cerca de 80 mil nanômetros de diâmetro). É mais um passo na direção do microcosmo. Mas o final desta escalada em particular pode estar próximo.
“Fundamentalmente, o transistor planar está ficando sem fôlego”, disse John Kelly, vice-presidente sênior e diretor de pesquisas da IBM.
“Estamos em um ponto de inflexão, é melhor acreditar nisso, e a maior parte do mundo está negando [o fato]”, disse Mark Horowitz, engenheiro elétrico da Universidade Stanford que falou recentemente em uma conferência sobre o design de chips na Califórnia. “As restrições físicas estão ficando cada vez mais sérias.”
Muitos cientistas da computação há anos alertavam que essa hora chegaria e que a Lei de Moore deixaria de ser válida por causa das crescentes dificuldades técnicas e do custo para superá-las.
“Acabamos o escalonamento. Estamos pregando peças desde os 90 nanômetros”, disse Brad McCredie, um dos principais projetistas de chips da IBM.


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