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Forno de micro-ondas modificado pode "cozinhar" semicondutores de 2 nanômetros

Pesquisadores da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, modificaram um forno de micro-ondas doméstico para “cozinhar” dispositivos semicondutores com uma eficiência muito maior. Eles utilizaram essa técnica para estabilizar nanofolhas de silício dopadas com fósforo acima do limite de solubilidade.

Segundo os cientistas, essa abordagem pode ajudar no desenvolvimento da próxima geração de telefones celulares, computadores e outros equipamentos eletrônicos cujos avanços permanecem estagnados por causa das limitações dos elementos semicondutores atuais.

“À medida que os microchips continuam a encolher, o silício deve ser misturado com concentrações mais altas de fósforo para produzir a corrente desejada. Os fabricantes estão se aproximando de um limite crítico no qual o aquecimento de materiais altamente dopados não produz mais semicondutores consistentemente funcionais”, explica o professor de engenharia de materiais James Hwang.

Forno de micro-ondas

Especialistas já teorizaram que as micro-ondas poderiam ser utilizadas para ativar o excesso de materiais dopantes. No entanto, assim como acontece com esses fornos domésticos — que às vezes aquecem alimentos de maneira desigual —, os equipamentos que cozinham semicondutores produzem ondas estacionárias que impedem uma ativação mais consistente.

Forno de micro-ondas modificado pelos pesquisadores para "cozinhar" materiais semicondutores (Imagem: Reprodução/Cornell University)
Forno de micro-ondas modificado pelos pesquisadores para "cozinhar" materiais semicondutores (Imagem: Reprodução/Cornell University)

Para contornar esse problema de “recozimento”, os pesquisadores de Cornell modificaram um forno de micro-ondas para controlar seletivamente os locais exatos onde ocorrem essas ondas estacionárias, responsáveis pelas perdas de eficiência dos materiais semicondutores.

“Se nossas descobertas estiverem corretas e forem levadas adiante pela indústria de equipamentos eletrônicos, é bem provável que possamos utilizar essa nova técnica para fabricar elementos semicondutores mais eficientes e energeticamente sustentáveis a partir de 2025”, acrescenta Hwang.

Nova arquitetura

Alguns fabricantes importantes de microchips como a Samsung e a TSMC fabricam atualmente materiais semicondutores de três nanômetros. Com essa nova abordagem seria possível, em teoria, produzir processadores mais eficientes com apenas dois nanômetros.

Segundo os pesquisadores, a utilização de micro-ondas no recozimento de materiais semicondutores excessivamente dopados com fósforo é a chave para o desenvolvimento de uma nova arquitetura computacional, capaz de processar uma quantidade maior de informações sem esquentar muito.

“Essa descoberta pode mudar a geometria dos transistores usados ​​em microchips. Por mais de 20 anos, esses elementos foram feitos para ficarem em pé como barbatanas dorsais, mas os fabricantes recentemente começaram a experimentar uma nova arquitetura mais eficiente, na qual os transistores são empilhados horizontalmente”, encerra o professor James Hwang.

Fonte: Canaltech

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