Cientistas de Xangai desenvolvem material inovador para chips de baixo consumo, que promete aumentar a vida útil das baterias de smartphones e apoiar o avanço de tecnologias como 5G e IoT.
Cientistas em Xangai anunciaram o desenvolvimento de um novo material que pode ser utilizado na criação de chips bidimensionais de baixo consumo de energia. Esta inovação tem o potencial de melhorar significativamente a eficiência energética desses componentes, com importantes implicações para a durabilidade das baterias de smartphones.
De acordo com os pesquisadores, os chips de alto desempenho e baixo consumo baseados nesse material também apoiarão o desenvolvimento sustentável de tecnologias emergentes como 5G, inteligência artificial e a internet das coisas (IoT). Essa evolução também deve acelerar a popularização da próxima geração de dispositivos inteligentes.
Com a crescente miniaturização dos dispositivos eletrônicos e o aumento do poder de processamento, a quantidade de transistores nos chips continua a crescer, mesmo enquanto suas dimensões diminuem. Especialistas apontam que a redução da espessura dos materiais convencionais baseados em silício para o nível de nanômetros provoca uma redução significativa em suas propriedades isolantes. Isso resulta em vazamentos de corrente, que aumentam o consumo de energia do chip, além de gerar mais calor, comprometendo a estabilidade e a vida útil dos dispositivos.
Para enfrentar esse desafio, uma equipe de cientistas do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Xangai, pertencente à Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu uma tecnologia inovadora de oxidação por intercalação metálica. Utilizando essa técnica, eles criaram um material dielétrico de safira a partir de um cristal, que é empregado no desenvolvimento de chips bidimensionais de baixo consumo energético e alto desempenho.
Os resultados dessa pesquisa foram publicados na prestigiada revista acadêmica Nature na última quarta-feira.
Os materiais semicondutores bidimensionais são ideais para a próxima geração de chips de circuitos integrados. Empresas como a Samsung já estão explorando a aplicação desses materiais na fabricação de chips de alta frequência e baixo consumo de energia. A Taiwan Semiconductor Manufacturing Co também está investigando como integrar esses materiais em processos semicondutores existentes para melhorar o desempenho dos transistores e reduzir o consumo de energia.
Além disso, a União Europeia aprovou o European Chips Act, uma legislação que incentiva a pesquisa e o desenvolvimento de materiais semicondutores bidimensionais.
O pesquisador líder do projeto, Di Zengfeng, explicou que o principal diferencial da tecnologia reside na capacidade de manipular átomos de oxigênio com precisão, permitindo que sejam incorporados em uma rede cristalina de alumínio camada por camada, à temperatura ambiente, formando um material dielétrico de safira de cristal único.
“Materiais convencionais de alumina geralmente apresentam uma estrutura desordenada, o que pode resultar em uma redução significativa de suas propriedades isolantes em camadas muito finas. No entanto, uma estrutura de safira de cristal único oferece maior mobilidade eletrônica e menor vazamento de corrente,” destacou Di.
Segundo Di, “a disposição ordenada do material em nível microscópico garante a estabilidade dos elétrons durante o transporte, possibilitando a prevenção de vazamentos de corrente, mesmo em uma espessura de apenas 1 nanômetro, melhorando significativamente a eficiência energética dos chips.”
Texto adaptado de China Daily