E se pararmos de fabricar transistores de silício?

Eletr?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2025

Prontos para abandonar o sil?cio?

Considerado uma das maiores inven??es do s?culo XX, o trans?stor ? o componente fundamental da eletr?nica e da computa??o, gra?as ? sua capacidade de amplificar ou ligar e desligar sinais el?tricos.

Contudo, ? medida que os eletr?nicos se tornam menores e h? uma demanda por uma velocidade crescente, fica cada vez mais dif?cil continuar miniaturizando os transistores fabricados ? base do semicondutor sil?cio.

Temos rompido todos os limites da microeletr?nica, mas a dificuldades crescentes da miniaturiza??o fazem com que os especialistas sempre acenem com o fim da Lei de Moore.

Anlan Chen e colegas da Universidade de T?quio, no Jap?o, est?o propondo uma solu??o para que a eletr?nica n?o chegue a um ponto cr?tico que iniba seus progressos futuros.

A equipe abandonou o sil?cio e, em vez disso, optou por criar um trans?stor com um outro material semicondutor, um ?xido de ?ndio dopado com g?lio (InGaOx). Esse material pode ser estruturado na forma de um ?xido cristalino, cuja estrutura at?mica ordenada ? adequada para a mobilidade dos el?trons.

Mas a equipe foi al?m, e adotou uma nova arquitetura para seu trans?stor, conhecida como trans?stor com porta circundante, ou GAA, na sigla em ingl?s (gate-all-around).

"N?s tamb?m quer?amos que nosso trans?stor de ?xido cristalino apresentasse uma estrutura de 'porta circundante' na qual a porta, que liga ou desliga a corrente, circunda o canal por onde ela flui," explicou Chen. "Ao envolver a porta inteiramente ao redor do canal, podemos aumentar a efici?ncia e a escalabilidade em compara??o com as portas tradicionais."

Novo material e nova arquitetura

O segredo para essa inova??o, como sempre no campo dos semicondutores, estava na dopagem, que ? o processo de adicionar pequenas quantidades de um elemento a outro. Neste caso, a equipe adicionou o metal g?lio ao ?xido de ?ndio, o que tornou o material mais amig?vel ? eletricidade.

"O ?xido de ?ndio cont?m defeitos de vac?ncia de oxig?nio, que facilitam o espalhamento de portadoras e, portanto, reduzem a estabilidade do dispositivo," explicou o professor Masaharu Kobayashi. "Dopamos o ?xido de ?ndio com g?lio para suprimir vac?ncias de oxig?nio e, por sua vez, melhorar a confiabilidade do trans?stor."

A equipe utilizou a t?cnica de deposi??o de camadas at?micas para revestir a regi?o do canal de um trans?stor de porta total com uma fina pel?cula de InGaOx, uma camada at?mica por vez. Ap?s a deposi??o, a pel?cula foi aquecida at? assumir uma estrutura cristalina adequada para a mobilidade dos el?trons. Esse processo, por fim, permitiu a fabrica??o de um "trans?stor de efeito de campo baseado em ?xido met?lico" (MOSFET) de porta total.

"Nosso MOSFET GAA, contendo uma camada de ?xido de ?ndio dopado com g?lio, atinge uma alta mobilidade de 44,5 cm²/Vs," detalhou Chen. "Crucialmente, o dispositivo demonstra confiabilidade promissora, operando de forma est?vel sob estresse aplicado por quase tr?s horas. De fato, nosso MOSFET superou dispositivos semelhantes j? relatados."

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