De ce CPU-urile nu vor fi fabricate din grafen

Por que as CPUs não serão feitas de grafeno

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Se você seguir muitos círculos de tecnologia, pode ter visto o grafeno (uma camada superfina de carbono organizada de tal forma que tem propriedades elétricas que beiram milagroso) apareceram bastante nas notícias, recebendo aplausos sobre sua condutividade elétrica extremamente fluida e as possíveis aplicações em várias tecnologias diferentes. O que você não ouviu muito é a parte feia do grafeno: é impossível construir transistores semicondutores com o material como ele está agora, uma vez que não há gap elétrico. Se isso parece confuso, tudo bem. É para isso que serve este artigo!

Band Gap? O que é isso?

Uma lacuna de banda é um pequeno espaço entre uma banda de condução e uma banda de valência que nos diz em que nível a corrente realmente fluirá entre as duas. É como um pequeno porteiro que mantém uma carga elétrica em um espaço até que seja “desligado”. Praticamente todos os chips dos computadores são feitos de um semicondutor material, o que significa que ele tem um gap moderado que o faz nem conduzir eletricidade tão prontamente nem rejeitar toda carga elétrica. Isso tem a ver com a estrutura molecular básica, então há bastante química envolvida na construção de um chip.

Existem lacunas de banda muito grandes em materiais como borracha, que resistem tanto às correntes elétricas que preferem pegar fogo do que reter a carga. É por isso que você usa borracha para isolar os fios dentro dos cabos. Materiais com uma lacuna de banda insignificante são conhecidos como condutores, enquanto aqueles com praticamente nenhuma lacuna de banda são conhecidos como supercondutores.

Hoje, a maioria dos chips é feita de silício, que funciona como um semicondutor muito robusto e confiável. Lembre-se, nós precisamos semicondutores que pode ser rapidamente ligado e desligado à vontade, não supercondutores, que perderá a carga que receberam no momento em que a banda não mais fornecê-la.

Por que o grafeno não é bom para construir chips?

chips de cpugrafeno

Como mencionei antes, o grafeno é um condutor de eletricidade extremamente eficiente, mas nada mais do que isso. Ele pode empurrar uma carga a uma velocidade incrível, mas não pode retê-la. Em um sistema binário, você pode precisar reter dados para que seus programas em execução não fechem apenas no instante em que abram. É importante em um chip de RAM, por exemplo, garantir que os dados dentro dele possam permanecer no lugar e legíveis no futuro próximo. Quando um transistor está no estado “ligado”, ele registra um “1”. Em um estado “desligado”, ele registra um “0”. Um supercondutor seria incapaz de “desligar” porque a diferença entre a tensão “ligada” e “desligada” é muito pequena (por causa do pequeno gap que mencionei anteriormente).

Isso não quer dizer que o grafeno não teria um lugar em um computador moderno. Certamente poderia ser usado para entregar informações de um ponto a outro rapidamente. Além disso, se complementado por outra tecnologia, poderíamos possivelmente ver o grafeno usado em transistores em algum momento no futuro. Se isso seria um investimento de capital eficiente, cabe ao setor decidir.

Existe outro material!

Um dos problemas do silício é sua inflexibilidade ao trabalhar em superfícies ultrafinas. Um pedaço de silício só poderia ser raspado até que fosse funcional. É por isso que estávamos explorando o uso do grafeno em primeiro lugar (tem a espessura de um único átomo). Uma vez que o grafeno pode não ser promissor sem investir caminhões de dinheiro em seu desenvolvimento, os cientistas começaram a tentar outros materiais, um dos quais é trissulfeto de titânio (TiS3). O material não só tem a capacidade de funcionar mesmo na espessura de uma única molécula, mas também tem um gap muito semelhante ao do silício.

As implicações disso são de longo alcance para produtos de tecnologia em miniatura que embalam uma grande quantidade de hardware em uma quantidade muito limitada de espaço. Materiais mais finos também dissipam o calor com mais eficiência, tornando-os favoráveis ​​para grandes computadores que consomem muita energia.

Agora é sua vez de compartilhar sua opinião sobre a busca pela substituição do silício. Deixe um comentário abaixo com sua opinião!