Grafeno e a Lei de Moore

Bom, voltemos à década de 80 e 90, onde se falava no máximo em KB de memória e/ou de armazenamento. Um disquete de 700KB era alta tecnologia. Poderia levar todo o Windows no disquete (mais ou menos o que fazemos hojes com máquinas virtuais e sistemas operacionais completos). Uau! Enfim, foi muito importante, mesmo sendo muito pequeno. Foi o início, e todo início é simples e de pouca complexidade. Vamos dar um pulinho. Chegamos à época que uma memória decente é uma de 64 ou 128MB. Era do windows 98. A computação dava seus passos pouco a pouco. Vamos adiantar e entender o propósito desse artigo. Hoje, 2009, estamos na época dos:

4GB de RAM DDR3 1333MHZ PC-10660 – Triple-Channel;

1 TB de HD SATA II ou SCSI;

Intel Xeon ou Intel Core 2 Quad de 3.0 GHz – com coler feito à base de água (watercolers);

Motherboard da ASUS que já vem com mais de 10 USBs, uma rede onboard de 10/100/1000, som onboard 7.1, HDMI, entre outras tecnologias;

As Nvidia da vida que chegam aos 1GB de RAM. Com processamento que eu não consigo nem descrever;

Neon pra gabinete. E os gabinetes mais futuristas. Fontes 1000W.


Hoje você não consegue ter um pc desse sem ter que gastar R$ 5000,00 ou mais como antigamente você tinha que pagar para ter 10MB de HD. Rssrs.

Enfim, a tecnologia é mostruosa. Vamos ao ponto desse artigo, qual é a matéria-prima para quase toda tecnologia? É um elemento químico, muito abundante, representado pela letra Si. Yeah! Silício! Ele mesmo. É a matéria-prima a partir de tudo, de tudo e para tudo na informática.
Agora, cientistas quiseram mudar (Eu não quero mais o silício gente – imagina um cara falando isso num comitê de tecnologia. Rsrs). Sério agora... Acharam um tal de grafeno. Esse amiguinho é muito melhor que o silício. Eu não fiz doutorado em química, então deixo um artigo explicando sobre o grafeno abaixo:

O que é
"O grafeno é um material encontrado no grafite e em outros compostos de carbono. Bastante abundante e de estrutura significativamente estável e resistente, ele pode ser a chave para a produção de transístores de apenas 0,01 µm, indo além do limite teórico de 0,02 µm, pelo qual os transístores possuiriam apenas dois ou três átomos de espessura e poucas dezenas de átomos de comprimento, aproximando-se dos limites físicos da matéria."

Quem descobriu e o porquê é tão superior
"Cientistas do Departamento de Engenharia Elétrica e da Ciência da Computação (EECS) do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), sacudiram a comunidade científica e da indústria do hardware, ao anunciarem o descobrimento de uma matéria capaz de prover de 500 a até 1.000 Ghz (1 Terahertz) de velocidade para os futuros chips! A matéria “milagrosa” atende pelo nome científico de Grafeno, descoberto em 2004 e que é uma espécie de composto de átomos de carbono densamente unidos em estruturas que mais parecem os painéis das colméias de abelhas (cadeia aromática policíclica de hidrocarbonetos), e que servem ainda como estruturas básicas para alguns alótropos do carbono, tais como o grafite e os nanotubos de carbono.

O segredo em se conseguir velocidades tão absurdamente elevadas está na condutividade elétrica do composto, que se dá de forma extremamente elevada, reduzindo a níveis desprezíveis a geração de calor.

Os professores assistentes do EECS, Tomas Palácios e Jing Kong, juntamente com os estudantes Han Wang e Daniel Nezich, construíram inclusive um protótipo de chip de Grafeno, capaz de multiplicar as freqüências dos sinais elétricos.
Segundo informaram os cientistas, enquanto que a atual tecnologia de multiplicar os clocks dos processadores gera ruído de sinal, necessitando consideráveis filtros e energia, o chip de Grafeno utiliza apenas de um único transistor com saída cristalina, dispensando assim de filtros de eliminação de ruídos.

Palacios informou que a descoberta será discutida em maio, durante o simpósio técnico-científico Electron Device Letters e já adianta que os chips de Grafeno serão o futuro da computação pós-moderna, podendo chegar ao mercado dentro de 1 ou 2 anos."

Abaixo temos palavras do carinha que descobriu
"As teorias diziam que um filme de carbono com um átomo de espessura jamais poderia ser estável", diz Geim. "Mas, se acreditássemos em tudo o que os teóricos dizem, não teríamos chegado aonde chegamos.

O grafeno, filme de carbono ultrafino, foi descrito em outubro de 2004 por Geim e sete colegas num estudo na revista "Science". Já existem pelo menos 20 grupos de pesquisa experimental dedicados a ele no mundo. A última de suas peripécias acaba de ser revelada: foi observado nesse material um fenômeno que se achava que só acontecesse em buracos negros.

Mesmo sendo tão jovem, o grafeno já é um dos materiais mais cotados para substituir o silício na fabricação dos chips de computador no futuro.

Não só o silício: por ser de obtenção barata, ele também pode aposentar precocemente os nanotubos de carbono, considerados o material-maravilha da nanotecnologia --e que têm rendido os tais resultados bacanas que Geim tanto despeitava.

"O que quer que você possa fazer com os nanotubos você pode fazer com o grafeno", afirmou o cientista à Folha.

Por aí passa principalmente a fabricação de circuitos que possam fazer a indústria microeletrônica continuar por mais um tempo seguindo a lei de Moore --segundo a qual o número de transistores em um chip dobra a cada 18 meses. Essa regra vem sendo cumprida desde os anos 1960 pelos fabricantes de chips de silício. Mas o silício não é infinitamente miniaturizável: ele perde estabilidade na escala nanoscópica.

Os nanotubos de carbono foram durante algum tempo considerados uma alternativa promissora da nanotecnologia ao silício, por funcionarem bem quando este rateia.

O problema é que a tecnologia para produzir os tubinhos é sofisticada e cara demais. Além disso, é difícil fazer nanotubos homogêneos, condição necessária para a produção de chips.

O grafeno tem uma vantagem sobre o silício de funcionar melhor quanto menor a folha. Apesar de ser feito apenas de carbono, o material se comporta como um metal, conduzindo eletricidade virtualmente sem perdas --ao passo que, no silício e em outros semicondutores, os elétrons se chocam uns contra os outros, dissipando energia em forma de calor. "Essa é uma das descobertas mais notáveis sobre o grafeno: ele permanece um metal mesmo na ausência de portadores de carga [elétrons]", diz.

O efeito faz parte das esquisitices da física quântica, que rege o mundo do muito pequeno. E pode significar tanto uma bênção quanto uma desvantagem para o novo material. Afinal, transistores precisam ligar e desligar para produzir os "zeros" e "uns" que codificam a informação num chip. O grafeno, por sua vez, não desliga nunca."

Fenômeno Grafeno e a Lei de Moore
"Foi observado nesse material um fenômeno que se achava que só acontecesse em buracos negros (elétrons atravessam nele barreiras consideradas teoricamente intransponíveis como se elas não existissem). Uma das coisas notáveis sobre o grafeno é que ele permanece sendo um metal mesmo na ausência de elétrons.O efeito faz parte das bizarrices da física quântica (Efeito Hall quântico). Mas para que possa ser útil, os cientistas terão que produzir folhas grandes do nanotecido. Serão necessárias pastilhas de grafeno de alguns centímetros."

Será que a lei de Moore (o número de transistores em um chip dobra a cada 18 meses) ainda vale ? Essa lei vem sendo cumprida desde os anos 60 pelos fabricantes de chips de silício. Atualmente, eu, Lucas Sabino, sei que a Lei de Moore está morta. Pois tanto a Intel como a AMD não avançam mais. Dividiram-se os núcleos, mas não tem mais crescimento em GHz. A morte da lei de moore está divulgada na gigantesca Wikipedia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Moore)

“A lei de Moore chegou ao fim no ano de 2004 quando a barreira dos 3GHz foi atingida pelos chips. Como saída foi criado o processador com núcleo duplo, mas ainda assim os chips propriamente ditos continuam presos a barreira dos 3GHz. Para entender um pouco melhor sobre essa barreira precisamos entender como são formados os chips: Os chips na verdade são CIs, compostos basicamente por transistores, estes podem ser vistos como uma porta que abre ou fecha permitindo que sinais elétricos atravessem ou não por eles, estes transistores são arranjados de maneira que cada conjunto de sinais elétricos caminhe pelo caminho desejado fazendo com que cada entrada produza sua saída adequada. Quantos mais transistores tivermos em um chip mais operações ele pode realizar o que em tese seria a solução, porem o problema reside no fato de que quando maior o chip menor a sua freqüência, e ai reside o problema.A solução para esse problema é a diminuição do tamanho do transistor. O tamanho atual dos transistores funcionais ate o momento é de 45nM e em pesquisa de 22nM o que esta muito próximo do tamanho do átomo haja vista que o tamanho de um átomo esta na casa de 10nM. Há uma projeção que no futuro quando os processadores chegarem a linha de produção em 22nm, será possível chegar aos 6Ghz sustentados sem grandes investimentos em refrigeração. Esse parece ser o limite para a construção de processadores em silício e a industria já investe para resolver esse problema no futuro em pesquisas de computação quântica.”

Quais são os limites do Grafeno
Bom, eu sinceramente não sei. Sou muito leigo porque isso é muito complexo. Pelo menos não sei em GHz. Dizem que ele chega a 1THz fácil. Em questões de massa, densidade, volume e derivadas.

“Pesquisadores da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos, confirmaram que o grafeno - uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura - é o material mais forte que o homem já conseguiu medir.
Material mais forte do mundo
"Nossa pesquisa coloca o grafeno como o material mais forte já medido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço estrutural," diz o pesquisador James Hone. "Seria necessário um elefante, equilibrado sobre a ponta de um lápis, para quebrar uma folha de grafeno [...]"”


Conclusão:
Começamos com Bytes, hoje vivemos na casa do GigaBytes. Qual a próxima? Exabytes. Porque Tera já estamos chegando.

Processador na casa do Teras
HD na casa dos Teras
Só falta memória na casa dos Teras. Já imaginou? 1 Tera de ram.

Eu sei que a indústria pode crescer o quanto quiser, eu sinceramente, acho que nunca vou precisar desse processamento todo. Meu Linux é bonito, estável, e possui uma grande capacidade de processamento.



REFERÊNCIAS:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Grafeno
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Moore
http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u15052.shtml
http://profcorelio.blogspot.com/2006/08/o-grafeno.html
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=grafeno-e-confirmado-como-o-material-mais-forte-que-existe
http://info.abril.com.br/noticias/tecnologia-pessoal/chip-de-grafeno-pode-chegar-a-1-thz-diz-mit-29032009-4.shl