O que dá vida a todos os nossos aparelhos (chips) está em constante evolução, nomeadamente o seu componente base, o transístor. Aliás, basta olhar para a rivalidade Intel vs AMD, onde a empresa com mais dificuldades conseguiu chegar à liderança do mercado, por ter acesso ao processo de produção mais poderoso e eficiente.
No entanto, dizer que a tecnologia está sempre a ficar mais pequena e mais rápida, não é bem verdade.
Visto que por vezes, a tecnologia não fica mais rápida, aliás, os transístores até ficam mais lentos ao ficarem mais pequenos. Compensando esta falta de performance com eficiência energética, e claro, mais espaço na die.
Desta forma, é possível meter muitos mais transístores no mesmo espaço físico, que mesmo sendo mais lentos por unidade, com números, podem oferecer uma melhoria de performance, ou pelo menos, uma melhoria muito significativa na eficiência enquanto mantêm o mesmo nível de desempenho em relação à última geração de produtos.
Ou seja, a razão principal para que as fabricantes continuem a apostar na miniaturização dos chips não está, nem nunca esteve, no aumento de performance dos seus produtos, mas sim na diminuição do custo de produção. Visto que num único Waffer, com o mesmo tamanho, é possível retirar mais chips.
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A tecnologia está cada vez mais rápida e mais pequena. Porquê? É sustentável?
Dito tudo isto, para ter noção, se por ventura a Apple tentasse criar um M1 com as tecnologias de produção de 2010. O chip seria muito maior do que é atualmente! E por isso, custaria muitos milhares de euros à gigante Norte Americana.
Entretanto, existem dois limites que não são nada fáceis de ultrapassar neste mundo da produção de chips. Vamos perceber quais?
- Potência e Dissipação de Calor – A dissipação de calor é muito importante, visto que a temperatura limita significativamente a frequência máxima de qualquer chip.
- Frequência – Geralmente, a frequência máxima está limitada nos 5.5GHz nos 14nm, 5GHz nos 7nm e 3.5GHz (mais ou menos) nos 5nm. Isto porque, quanto maior for a frequência, maior é o calor gerado. E por isso, mais dissipação é necessária. É exatamente por isso que os recordes de OC são obtidos com soluções de refrigeração muito exóticas. Como é o nitrogénio líquido.
Os chips ficam mais lentos se ficarem mais pequenos? Como assim?
A velocidade de cada transístor depende do seu tamanho. Ou seja, se for maior, vai ser mais rápido. É exatamente por isto que a memória cache L1 é muito rápida. Mas oferece pouca capacidade, para não ocupar muito espaço na die.
Além de tudo isto, transístores maiores e mais rápidos significam também chips maiores e mais quentes. O que claro está, acaba por sair mais caro às fabricantes. Que não conseguem produzir em massa.
Qual é a grande limitação para a evolução do hardware? É simples, os materiais utilizados!
Estamos a chegar ao fim da era do ‘silicon‘. Ou em bom Português, silício.
É exatamente por isso que várias fabricantes de semicondutores já andam a testar novos materiais, ou pelo menos a tentar juntar alguns ingredientes novos à mistura. Afinal de contas, o mundo da eletrónica está lentamente a começar a mexer com Ge – Germânio, e GaN – Nitrito de Gálio. No entanto, são elementos caros, e difíceis de manusear.
Por isso, antes de começar a mexer em novos materiais. A indústria vai primeiramente começar a mudar a forma como o próprio transístor é produzido. Assim, o futuro imediato passa pelos transístores GAA (Gate All Around), como aqueles que podemos encontrar no recentemente anunciado processo de produção de 2nm da IBM. Curiosamente, a TSMC e Samsung ainda andam a ‘brincar’ ao FinFET, mas ambas já têm planos para avançar para o GAA no próximo ano.
Entretanto, temos também outras soluções como o stacking 3D da Intel, onde podemos encontrar transístores uns em cima dos outros. O que por sua vez permite aumentar o número de transístores sem limitar tanto as frequências ou a dissipação de calor.
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