Conheça os dois primeiros computadores 2D sem silício do mundo

Inform?tica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/06/2025

Computador 2D

A busca por uma eletr?nica al?m do sil?cio ? antiga, culminando em novidades como transistores de semicondutores 3D sem sil?cio.

As maiores esperan?as para salvar a Lei de Moore, contudo, t?m sido depositadas nos materiais 2D, ou materiais de van der Waals, com destaque para a molibdenita e o grafeno.

E ? aqui que est? o avan?o mais recente, com a cria??o dos primeiros processadores funcionais feitos totalmente ? base de materiais monoat?micos (2D), sem nenhuma pitada de sil?cio, um grande salto em dire??o ? concretiza??o do sonho de eletr?nicos mais finos, mais r?pidos e com maior efici?ncia energ?tica.

"O sil?cio tem impulsionado avan?os not?veis na eletr?nica h? d?cadas, permitindo a miniaturiza??o cont?nua de transistores de efeito de campo (FETs)," disse o professor Saptarshi Das, da Universidade da Pensilv?nia, nos EUA. "No entanto, ? medida que os componentes de sil?cio encolhem, seu desempenho come?a a se degradar. Materiais bidimensionais, por outro lado, mant?m suas propriedades eletr?nicas excepcionais na espessura at?mica, oferecendo um caminho promissor."

Computador sem sil?cio

A equipe do professor Das ? uma das duas que acaba de anunciar a cria??o de um computador semicondutor de ?xido met?lico complementar (CMOS), a tecnologia que ? a base de praticamente todos os dispositivos eletr?nicos modernos, sem depender do sil?cio.

Em vez disso, eles usaram dois materiais bidimensionais diferentes para desenvolver os dois tipos de transistores necess?rios para controlar o fluxo de corrente el?trica nos computadores CMOS: o dissulfeto de molibd?nio, para fabricar os transistores do tipo n, e o disseleneto de tungst?nio, para fabricar os transistores do tipo p.

"Esse ? o principal avan?o do nosso trabalho," disse Das. "N?s demonstramos, pela primeira vez, um computador CMOS constru?do inteiramente com materiais bidimensionais, combinando transistores de dissulfeto de molibd?nio e disseleneto de tungst?nio cultivados em grandes ?reas."

A equipe utilizou a deposi??o qu?mica de vapor metal-org?nico (MOCVD) - um processo de fabrica??o que envolve a vaporiza??o dos ingredientes, for?ando uma rea??o qu?mica e depositando os materiais sobre um substrato - para produzir grandes folhas de dissulfeto de molibd?nio e disseleneto de tungst?nio e fabricar mais de 1.000 unidades de cada tipo de trans?stor. Ajustando cuidadosamente as etapas de fabrica??o e p?s-processamento, eles conseguiram ajustar as tens?es de limiar dos transistores do tipo n e p, permitindo a constru??o de circuitos l?gicos CMOS totalmente funcionais.

"Nosso computador CMOS 2D opera em baixas tens?es de alimenta??o, com consumo m?nimo de energia, e pode executar opera??es l?gicas simples em frequ?ncias de at? 25 quilohertz," disse Subir Ghosh, principal respons?vel pela inova??o.

M?quina de uma instru??o

O processador constru?do por Ghosh ? de um tipo muito simples, conhecido como "m?quina de uma instru??o", ou OISC (One Instruction Set Computer). Em compara??o, arquiteturas como RISC e CISC t?m dezenas ou centenas de instru??es diferentes - adi??o, subtra??o, movimenta??o de dados, saltos condicionais etc.

Contudo, apesar de sua simplicidade, um computador de um conjunto de instru??es ainda consegue executar todas as opera??es l?gicas necess?rias para ser classificado como uma "m?quina Turing completa", o que equivale a dizer que ela ? capaz de realizar qualquer computa??o poss?vel, embora de modo muito menos eficiente, al?m de ser muito mais dif?cil de programar.

Mas ?, sem d?vida, um passo importante para uma t?o esperada linhagem de computadores sem sil?cio.

"A tecnologia do sil?cio est? em desenvolvimento h? cerca de 80 anos, mas a pesquisa com materiais bidimensionais ? relativamente recente, tendo surgido de fato por volta de 2010," destaca Das. "Esperamos que o desenvolvimento de computadores com materiais bidimensionais tamb?m seja um processo gradual, mas [nosso trabalho] representa um salto em compara??o com a trajet?ria do sil?cio."

Processador RISC 2D

Mas o trabalho da equipe de DAS n?o foi um progresso isolado. Uma outra equipe, da Universidade de Fudan, na China, trabalhando independentemente, apresentou um processador ainda mais avan?ado, com a arquitetura RISC, usando um conjunto ainda maior de transistores de molibdenita.

A diferen?a ? que eles usaram v?rias camadas superpostas de molibdenita para construir seus transistores.

"N?s descrevemos um microprocessador com arquitetura de computa??o de conjunto de instru??es reduzido (RISC-V) capaz de executar instru??es padr?o de 32 bits em 5.900 transistores MoS₂ e uma biblioteca completa de c?lulas padr?o baseada na tecnologia de semicondutores 2D. A biblioteca cont?m 25 tipos de unidades l?gicas. Em alinhamento com os avan?os em circuitos integrados de sil?cio, tamb?m co-otimizamos o fluxo do processo e o projeto dos circuitos l?gicos 2D.

"Nossa metodologia combinada de fabrica??o e projeto superou os desafios significativos associados ? integra??o em escala de pastilha de circuitos 2D e possibilitou um prot?tipo pioneiro de um microprocessador MoS₂ que exemplifica o potencial da tecnologia de circuitos integrados 2D al?m do sil?cio," anunciou a equipe.

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