IBM anuncia avanço em chips com tecnologia abaixo de 1 nanômetro

Segundo a empresa, o novo projeto oferece cerca de 50% mais desempenho em comparação com a geração anterior e pode alcançar 70% mais eficiência energética, graças a uma nova arquitetura tridimensional que reorganiza a forma como os transistores são distribuídos dentro do chip.

Embora a tecnologia ainda não esteja disponível comercialmente, a IBM estima que ela poderá chegar à produção em larga escala nos próximos cinco anos, seguindo o ciclo tradicional de desenvolvimento da indústria de semicondutores.

O anúncio também representa mais um passo na corrida tecnológica liderada por empresas que buscam ampliar o poder computacional necessário para inteligência artificial, computação em nuvem, data centers, dispositivos móveis e infraestrutura crítica.

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O que é um chip de 0,7 nanômetro

Os chips são circuitos integrados compostos por bilhões de transistores microscópicos responsáveis por processar informações e executar cálculos.

Esses transistores funcionam como pequenas chaves eletrônicas capazes de ligar e desligar bilhões de vezes por segundo, permitindo que computadores, celulares, servidores e diversos equipamentos eletrônicos realizem tarefas complexas.

Quando se fala em um chip de 0,7 nanômetro, não significa necessariamente que todas as estruturas físicas tenham exatamente essa medida. Atualmente, o termo utilizado pela indústria representa principalmente uma geração tecnológica que reúne melhorias na miniaturização, densidade e eficiência dos componentes.

Quanto menor a tecnologia empregada, maior costuma ser a quantidade de transistores que pode ser acomodada em uma mesma área de silício.

O que muda em relação aos chips atuais

A IBM afirma que o novo componente praticamente dobra a densidade obtida em relação ao chip experimental de 2 nanômetros, apresentado pela companhia em 2021.

O novo projeto consegue acomodar quase 100 bilhões de transistores em um chip com dimensões aproximadas às de uma unha humana.

Esse aumento permite ampliar significativamente a capacidade de processamento sem aumentar o tamanho físico do componente.

Na prática, mais transistores significam maior capacidade para executar cálculos complexos, processar inteligência artificial, realizar simulações científicas e operar sistemas que exigem alto desempenho.

A grande inovação está na arquitetura tridimensional

O diferencial mais importante anunciado pela IBM não é apenas a redução da escala dos transistores.

Segundo a empresa, trata-se do primeiro chip desenvolvido com uma arquitetura tridimensional (3D) nessa categoria tecnológica.

Como funcionam os chips tradicionais

Historicamente, os transistores eram distribuídos lado a lado sobre a superfície do chip.

Esse modelo bidimensional passou por décadas de evolução, permitindo aumentar continuamente a capacidade dos processadores.

No entanto, à medida que os componentes se aproximam de dimensões atômicas, torna-se cada vez mais difícil continuar reduzindo seu tamanho.

O que muda com a arquitetura 3D

Na nova arquitetura, os transistores deixam de ocupar apenas uma superfície plana.

Eles também podem ser empilhados verticalmente.

Essa organização oferece diversas vantagens:

• maior densidade de componentes;
• redução das distâncias percorridas pelos sinais elétricos;
• menor consumo de energia;
• aumento da velocidade de processamento;
• melhor aproveitamento do espaço disponível.

Essa abordagem representa uma mudança importante na engenharia de semicondutores e pode definir o futuro da fabricação de chips.

Desempenho até 50% superior

De acordo com a IBM, a nova arquitetura permite elevar o desempenho em aproximadamente 50% em comparação com a geração anterior.

Embora os números tenham sido obtidos em ambiente de pesquisa, eles demonstram o potencial da tecnologia para aplicações que exigem enorme capacidade computacional.

Entre elas estão:

• inteligência artificial generativa;
• treinamento de grandes modelos de linguagem;
• computação científica;
• análise de grandes volumes de dados;
• computação em nuvem;
• simulações industriais;
• segurança cibernética.

Quanto maior a capacidade de processamento, menor tende a ser o tempo necessário para executar tarefas complexas.

Eficiência energética pode ser até 70% maior

Outro destaque apresentado pela IBM é a redução significativa no consumo de energia.

Segundo a empresa, o chip poderá oferecer cerca de 70% mais eficiência energética em comparação com tecnologias anteriores.

Esse fator ganha importância porque os data centers responsáveis por aplicações de inteligência artificial consomem quantidades crescentes de eletricidade.

Melhorar a eficiência dos chips pode trazer benefícios como:

• redução dos custos operacionais;
• menor geração de calor;
• diminuição da necessidade de refrigeração;
• menor impacto ambiental;
• maior autonomia para dispositivos móveis.

Em um cenário de expansão acelerada da inteligência artificial, a eficiência energética tornou-se um dos principais desafios da indústria.

Aproximação da escala atômica

Outro ponto destacado pela IBM é que o novo projeto aproxima a fabricação de semicondutores da chamada escala angstrom.

Um angstrom corresponde a 0,1 nanômetro, medida extremamente próxima do tamanho de átomos individuais.

Isso demonstra o elevado grau de miniaturização alcançado pela engenharia de semicondutores.

À medida que os componentes se aproximam desses limites físicos, surgem desafios relacionados ao comportamento dos elétrons, dissipação térmica e estabilidade dos materiais.

Por isso, especialistas acreditam que os próximos avanços dependerão menos da simples redução das dimensões e mais de novas arquiteturas, materiais e técnicas de fabricação.

Onde essa tecnologia poderá ser utilizada

Embora o novo chip ainda esteja em fase de pesquisa, suas aplicações futuras abrangem praticamente todos os setores que dependem de alto desempenho computacional.

Inteligência artificial

O treinamento e a execução de modelos de IA exigem enorme capacidade de processamento.

Chips mais rápidos e eficientes poderão reduzir custos e acelerar a evolução dessas tecnologias.

Smartphones

Processadores menores podem oferecer celulares com maior autonomia de bateria, melhor desempenho e recursos avançados de inteligência artificial embarcada.

Computação em nuvem

Grandes provedores de serviços digitais poderão aumentar sua capacidade computacional reduzindo o consumo energético dos data centers.

Setor automotivo

Veículos modernos utilizam centenas de chips responsáveis por sistemas de assistência ao motorista, conectividade, gerenciamento do motor e recursos autônomos.

Saúde

Equipamentos médicos que utilizam inteligência artificial para diagnóstico por imagem e processamento de dados também podem se beneficiar da nova tecnologia.

Infraestrutura crítica

Setores como telecomunicações, energia, defesa e serviços financeiros dependem de semicondutores cada vez mais sofisticados para garantir desempenho e segurança.

A corrida global pelos semicondutores

O anúncio da IBM ocorre em um momento de intensa competição tecnológica entre empresas e governos.

Fabricantes de chips investem bilhões de dólares anualmente para desenvolver processos de fabricação mais avançados, impulsionados principalmente pelo crescimento da inteligência artificial.

Além da IBM, companhias como TSMC, Samsung, Intel, NVIDIA, AMD e outras empresas do setor trabalham continuamente para aumentar a densidade dos chips, melhorar a eficiência energética e ampliar a capacidade de processamento.

Os semicondutores passaram a ser considerados ativos estratégicos para a economia mundial, influenciando setores que vão desde eletrônicos de consumo até defesa nacional.

Quando o novo chip poderá chegar ao mercado

Apesar do anúncio representar um importante avanço científico, a IBM esclareceu que a tecnologia ainda não será comercializada imediatamente.

Segundo a companhia, o período entre uma descoberta em laboratório e sua produção em larga escala costuma levar aproximadamente cinco anos.

Durante esse intervalo, são realizados testes para garantir:

• estabilidade da fabricação;
• viabilidade econômica;
• compatibilidade com processos industriais;
• confiabilidade em larga escala;
• integração com futuras gerações de equipamentos.

Somente após essas etapas a tecnologia poderá ser incorporada aos produtos comerciais.

(Fonte da imagem: IBM)