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Informática

Mudanças à vista

o óxido de háfnio é candidato a substituir o óxido de silício na produção de chips

EDUARDO CESARA busca por uma nova matéria-prima capaz de substituir o óxido de silício (SiO2) na produção dos chips embutidos em computadores e em todo tipo de equipamento eletrônico está no foco de estudo dos pesquisadores brasileiros. Um grupo do Instituto de Física (IF) da Universidade Federal do Rio do Sul (UFRGS), coordenado pelo professor Israel Baumvol, tem testado alternativas ao SiO2 para gigantes internacionais do setor de tecnologia da informação, como IBM, Texas Instruments, Nortel e Motorola. A aposta maior é no óxido de háfnio, baseado no metal de mesmo nome.

A preocupação existe porque a era do silício está ameaçada de chegar ao fim, depois de mais de quatro décadas e de ter produzido avanços tecnológicos fundamentais no cotidiano das pessoas, gerando riquezas e ganhos de produtividade em escala. Segundo a famosa “lei” conhecida nos meios informáticos como Lei de Moore (Gordon Moore, fundador da empresa de microprocessadores Intel), os processadores dobram de capacidade a cada dois anos, integrando um número muito maior de circuitos em uma só pastilha. Essa situação está reduzindo tanto a espessura da camada de isolamento de dióxido de silício, que, muito em breve, não haverá como evitar vazamentos de corrente nos circuitos integrados. Aí, a confiabilidade dos equipamentos eletrônicos estará comprometida e o setor de tecnologia da informação poderá enfrentar um período de estagnação.

Hoje, a camada isolante do chip tem de 2 a 2,5 nanômetros e precisa, de forma urgente, de um substituto para o SiO2 que segure a corrente e evite superaquecimento em concentrações menos espessas. Ele também precisará se tornar viável economicamente, exercendo esse papel por pelo menos dez anos. Para encontrar esse substituto, a indústria lançou-se, há cerca de quatro anos, a uma verdadeira corrida, mobilizando os principais centros de pesquisa na área de semicondutores dos Estados Unidos, da Europa e do Japão para atingir esse objetivo.

O estudo de Baumvol com diversos candidatos a substituto do SiO2 indica que o óxido de háfnio (HfO2) pode conquistar a posição. Em laboratório, esse material provou dar conta da tarefa de manter a integridade do silício, que faz o trabalho de armazenar informações, enquanto o SiO2 atua como isolante.

Fases produtivas
A substituição do material, porém, implica mudanças significativas em boa parte do processo de produção de chips, que se constitui de 20 a 30 etapas. “Alterar uma das primeiras fases do processo pode afetar todas as subseqüentes, demandando investimentos em equipamentos”, explica ele. Além disso, nenhum dos possíveis substitutos do SiO2 se encontra em profusão na natureza e nenhum deles é barato. “O óxido de háfnio, por exemplo, nunca se apresenta em estado puro, tendo pelo menos 3% de zircônio em sua constituição, e exige novas tecnologias de purificação.”

Consciente de que está em “um jogo de bilhões” – a empresa que patentear a primeira nova tecnologia eficaz faturará alto com o licenciamento da produção -, Baumvol não vê, contudo, perspectivas de o Brasil se beneficiar, a curto prazo, dos avanços obtidos no IF. “Um aproveitamento mais amplo dos conhecimentos acumulados aqui, que triplicaram nossa produtividade em pesquisa nos últimos três anos e nos transformaram em uma das referências internacionais na área de materiais semicondutores, depende da formulação de políticas nacionais com o objetivo de produzir chips em laboratório”, diz ele.

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