A importância dos nanometros

Uma busca constante dos fabricantes de processadores e chips é mantê-los com um baixo consumo, alta performance, baixa dissipação de calor e com baixo custo de produção. Tudo isso é possível graças à redução no processo de fabricação de seus transistores.

Os transistores são minúsculos "chaveadores" que permitem ou retem a passagem de corrente elétrica, determinando a nossa tradicional computação binária 0 e 1 em que os nossos dispositivos eletrônicos são atualmente baseados.

Em um processador podemos ter milhões de transistores divididos em grupos, cada qual optimizado para executar instruções específicas. Quanto menor o seu tamanho, mais barato é o seu processo de fabricação, pois menos silício é necessário.

Esta redução permite também aumentar as frequências do processador (medidas em Hz que representa a quantidade de ciclos por segundo), pois a distância entre os transistores é menor, reduzindo também o aquecimento e o consumo de energia. Diante disso, a capacidade de overclock (aumentar através de software ou BIOS a frequência do processador) também aumenta. O tamanho físico do chip também é reduzido, permitindo que mais poder de processamento ocupe menos espaço.

Intel 4004
Intel 4004

O primeiro microprocessador da Intel foi lançado em 1971, com 2.300 transistores, cada um medindo 10 microns, ou 10.000 nanômetros (nanômetros ou nm é um milionésimo de um milímetro, para conseguir 1 metro, precisamos de 1.000.000.000 nanômetros). O Intel 4004 conseguia operar a 740 KHz (740.000 vezes em um segundo).

Em 1974 surgiu o 8080, com os transistores reduzidos para 6 microns (6.000 nm), isso permitiu um aumento na frequência para 3,1 MHz (3.100.000 vezes por segundo) e a implementação de mais recursos.

Depois vieram os processadores 8086 em 1978, o tamanho dos transistores caiu para 3 microns, ou 3.000 nanometros, aumentando desta forma a frequência para 10 MHz (10.000.000 ciclos por segundo), ampliando a memória, recursos, performance e reduzindo os custos e aquecimento.

Em 1982, mais uma vez o tamanho dos transistores caiu para a metade, com 1,5 microns (1.500 nanômetros) e depois em 1989 para 1 micron (1.000 nanômetros).

A cada lançamento, os fabricantes vêm conseguindo manter a "Lei de Moore", que previa em 1965 que a cada 18 meses o número de transistores nos chips iriam dobrar mantendo o mesmo custo de produção. Gordon E. Moore foi presidente e co-fundador da Intel.

Evolução do processo de fabricação
Gráfico de 1993 até 2015, partindo de 800nm até 14nm

Com o lançamento da terceira geração dos processadores Intel Core, denominado de Ivy Bridge, o processo de fabricação já está em apenas 22 nanômetros. Para se ter uma ideia, isso é quatro vezes menor do que um vírus da gripe. As salas em que estes processadores são concebidos têm um ar tão puro que não é possível encontrar 10 partículas por metro quadrado e ele é filtrado 10 vezes por minuto antes de entrar no ambiente. Os engenheiros da Intel precisam vestir uma roupa especial completamente esterilizada. Uma pequena partícula de poeira sobre a chapa de silício seria devastador para um dos processadores.

Para 2015 está previsto pela Intel o lançamento de processadores a 14 nm. Estes valores incríveis são possíveis graças à aplicações de luzes ultravioleta, permitindo inclusive, gravar várias camadas em uma única chapa de silício. O processador Core 2 Duo, por exemplo, possui 8 camadas de filamento enquanto o processador Phenom da AMD tem 11 camadas. O número de camadas melhora a comunicação entre os vários setores do processador e contribui para projetos mais eficientes.

Embora a redução no processo de fabricação gaste menos silício, ele é o segundo elemento mais abundante no planeta, perdendo apenas para o oxigênio, por isso, possivelmente os próximos processadores continuarão a utilizar esta matéria prima.

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