Alguns especialistas na área de engenharia eletrônica sugeriram que o uso de semicondutores de óxido metálico complementar de silício (CMOS) começará a declinar rapidamente no final de 2020. Apesar de suas previsões, uma classe de materiais alternativos que podem efetivamente sustentar o poder computacional de novos dispositivos, enquanto a manutenção de boas eficiências de energia ainda não foi claramente estabelecida.

Ao longo dos últimos anos, pesquisadores propuseram vários materiais que poderiam, em última instância, substituir os dispositivos CMOS atuais. Alguns dos candidatos mais promissores são os eletrônicos baseados em nanotubos de carbono (CNT), que pode ser fabricado usando uma variedade de técnicas diferentes.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Pequim e da Universidade de Xiangtan, na China, realizou recentemente um estudo investigando o potencial dos materiais CNT para a fabricação de eletrônicos. Em seu jornal, publicado em Nature Electronics , os pesquisadores discutiram o desenvolvimento de transistores de efeito de campo CMOS baseados em nanotubos ao longo do tempo, ao mesmo tempo, destacando alguns dos materiais CNT que estão atualmente disponíveis para fabricantes de eletrônicos.

"O CNT é um material eletrônico ideal que oferece soluções onde outros semicondutores falham fundamentalmente, particularmente quando dimensionado para a escala dimensional sub-10 nm, "Lianmao Peng, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "Nesse trabalho, demonstramos que a eletrônica baseada em CNT tem o potencial de superar a tecnologia do silício por uma grande margem (experimentalmente demonstrado uma vantagem dez vezes maior) e que circuitos integrados (ICs) em larga escala podem ser construídos usando nanotubos de carbono. "

Os parâmetros físicos relevantes dos CNTs, como sua estrutura e propriedades eletrônicas, agora são bem conhecidos no campo. Para explorar efetivamente as limitações potenciais dos materiais CNT, Peng e seus colegas Zhiyong Zhang e Chenguang Qiu analisaram o desempenho e as qualidades dos CNTs individuais, com foco nesses parâmetros específicos.

"Nossos resultados mostram que em nós de tecnologia abaixo de 10 nm, Os transistores CNT podem ser 3 vezes mais rápidos, e 4 vezes mais eficiente em termos de energia do que suas contrapartes de silício, "Peng explicou." Nós demonstramos isso, mesmo usando a facilidade de fabricação da universidade muito limitada, podemos fabricar transistores que superam os transistores de silício em muitas vezes, indicando que a indústria de chips pode seguir em frente com a velocidade atual por muito mais décadas. "

O estudo realizado por Peng e seus colegas fornece mais evidências sugerindo que os transistores CNT são uma alternativa viável e desejável para os atuais dispositivos CMOS de silício. Em suas análises, os pesquisadores também destacaram algumas das vantagens e desvantagens dos circuitos integrados de média escala que foram desenvolvidos até o momento, bem como os desafios que atualmente impedem sua implementação em larga escala.

De acordo com Peng e seus colegas, o desenvolvimento de circuitos integrados (ICs) com novas estruturas de chip 3-D pode melhorar ainda mais o desempenho dos materiais CNT, tornando-os centenas de vezes mais poderosos. Suas análises e descobertas anteriores reunidas por outras equipes de pesquisa sugerem, em última análise, a possibilidade da tecnologia CNT ser a solução para fornecer uma tecnologia de chip mais poderosa e com alta eficiência energética na era pós-Moore.

"Agora mesmo, podemos fabricar alguns transistores extremamente poderosos em CNTs individuais, mas não ICs muito complicados, "Peng disse." Por outro lado, podemos construir CIs baseados em CNT com mais de 10k transistores em três dimensões usando filme fino de CNT, mas com desempenho muito limitado. No futuro, precisamos combinar as duas direções de pesquisa, construção de CIs de grande escala de alto desempenho usando filmes CNT com desempenho superior ao da tecnologia de chip de silício. "

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