NANOTECNOLOGIA NO DESENVOLVIMENTO DE PROCESSADORES

Clarice Ferreira de Oliveira

Faculdade Paraíso do Ceará-FAP

Arquitetura e Organização de Computadores

29/05/18

  1. APRESENTAÇÃO

 

Desde a década de 40, com o surgimento dos primeiros modelos computacionais os dispositivos evoluíram em velocidade, capacidade, resistência, armazenamento e principalmente em tamanho. Em relação a última característica, o presente artigo abordará a temática Nanotecnologia e sua influência  no desenvolvimento dos processadores.

 

2. JUSTIFICATIVA

 

Analisar como essa tecnologia contribuiu e continuará a contribuir para o desenvolvimento de processadores menores e mais eficientes.

 

3. OBJETIVO

 

Este artigo tem o objetivo de abordar o desenvolvimento de processadores com tecnologia nanométrica e como se deu esse avanço ao longo da história.

 

      4. DESENVOLVIMENTO 

 

      4.1 Contexto histórico

 

Sugerida em uma palestra em 1959 ministrada por Richard Feynman com o tema “Há mais espaços lá embaixo” (FEYNMAN,1960), a nanotecnologia está relacionada com a manipulação de átomos e moléculas para dar origem a materiais em escala nanométrica. Um nanômetro por sua vez é a bilionésima parte de um metro. Mesmo após os estudos de Feynman, segundo Siqueira(2011), o termo nanotecnologia surgiu apenas 15 anos depois, criado pelo professor japonês Norio Taniguchi.

Após o surgimento, na primeira geração dos computadores, do ENIAC, o primeiro computador eletrônico digital de propósito geral em todo o mundo (STALLINGS, 2002), que pesava cerca de 30 toneladas e ocupava o espaço referente a um ambiente de 140 metros quadrados, surgiram os  transistores, na segunda geração, um dispositivo com uma diferença de tamanho bastante significativa, que são utilizados até os dias atuais.

 Seria equívoco dizer que a nanotecnologia surgiu a partir de então, porém o surgimento dos transistores foi o primeiro passo para o desenvolvimento de hardwares menores e mais baratos. Essa nova tecnologia trouxe na década de 50 uma revolução tecnológica que a nanotecnologia trás atualmente (PACHECO, NETO,2012).

Segundo Fiolhais, logo após a conferência que Feynman instituiu o pensamento sobre nanotecnologia, várias outras ideias surgiram com o passar dos anos, como por exemplo: minúsculas máquinas, teorizadas por Erik Drexler, que replicavam-se usando átomos; a guitarra nanométrica que podia ser inserida dentro de uma célula humana, entre outros prodígios que começaram a ser refletidos.

A nanotecnologia em si não é algo novo, pois o corpo humano é repleto de substâncias nanométricas, na natureza sempre existiram diversas nanopartículas, porém o marco para a manipulação da matéria em escala nanométrica foi em 1986, com a invenção do microscópio de tunelamento por varredura, por cientistas da IMB (SIQUEIRA,2011).

Apesar do foco deste artigo ser a nanotecnologia nos processadores, é cabível destacar que ela está presente em diferentes áreas, não apenas na computação, mas é muito presente na medicina, física quântica, nas indústrias e diversas outras áreas que essa tecnologia vem contribuindo. 

 

4.2 Razões para existência da Nanotecnologia

 

A nanotecnologia é a capacidade da tecnologia moderna de ver e manipular átomos e moléculas (PACHECO, NETO  2012), as razões para a utilização desta tecnologia são diversas, por questões científicas, por benefícios sociais em relação à saúde, criação de novos produtos mais eficientes e menores, entre outros. 

Esta tecnologia é considerada bastante complexa pela  escala nanométrica, são necessários equipamentos de alta precisão para a manipulação destas partículas que são invisíveis a olho nu, assim uma tecnologia tão profunda em nível de complexidade viabiliza o desenvolvimento de hardware com alto desempenho e propriedades aperfeiçoadas no que diz respeito à capacidade, ao peso, resistência e entre outras propriedades alteradas por ela.

 

4.3 Nanotecnologia nos processadores

A Unidade Central de Processamento (CPU – Central Processing Unit) ou Processador como normalmente é chamado é um dos principais dispositivos existentes em um sistema computacional, responsável pelo processamento de dados. O processador permite realizar atualmente, em poucos segundos, processamentos que antes levavam horas ou dias (Cruz et al. 2010). 

 Segundo Stallings (2002) o primeiro processador que se tem registro foi o Intel 4004, surgido em 1971, foi o marco para o surgimento da microtecnologia. Ele era capaz de processar dados de 4 bits, de fato isto é muito pouco se comparado aos dias atuais, porém a partir de então desencadeou uma evolução constante. 

Os transistores, como mencionado, estão presentes até os dias atuais na tecnologia, um exemplo disso é o processador, que é formado de vários transistores. O processador 4004, era um chip simples, possuía cerca de 2300 transistores. (MARRIMOTO,2011). Neste sentido cabe destacar a evolução já decorrida desde o surgimento dos transistores, que eram inseridos no computador que ainda assim era relativamente grande agora passa a ser inserido dentro de um chip,reduzindo consideravelmente o tamanho.

Após o surgimento do processador 4004, surgiram outros processadores mais rápidos e menores, processadores com milhões de transistores. De acordo com Vasconcelos(2003), o 8086, um dos processadores mais conhecidos na história, possuía um milhão de transistores e cada um destes transistores mediam cerca de 1 micron ou seja 1 milésimo de milímetro. O pentium 4 por sua vez, possuía 42 milhões de transistores com 0,18 microns cada.

Neste sentido é possível observar que com o passar do tempo os processadores evoluíram em capacidade e principalmente tamanho. É mais admissível utilizar o nano para medir, no lugar do micro, essa redução intensa de tamanho dos transistores tornou isso possível . 

Os transistores menores reduzem o custo de fabricação, consomem menos e isso faz com que aqueça menos , e é possível aperfeiçoá-los a cada nova geração, como é bem visível nos dados já expostos. É possível afirmar que toda a evolução dos chips, desde a sua criação em meados da década de 1960, se deveu à miniaturização dos seus transistores (VASCONCELOS,2003).

Na geração do Pentium 4 , lançado pela intel, utilizava-se tecnologia de 180 á 130 nanômetros, e isso permitiu outros aprimoramentos em relação a cache e ao aquecimento, não só dos processadores da Intel mas também da AMD. Em novas versões do Pentium 4 já estava presente tecnologia de 90 nanômetros, de acordo com Vasconcelos(2003).

O antigo processador 4004 possuía cerca de 10 mil nanômetros, de acordo com Morrimoto (2011) e foi um grande feito para a época. Os processadores atuais, como o renomado, Core i7 trabalha na escala de 14 nanômetros (SILVA, 2017). A tendência é a contínua evolução desses dispositivos.

 

5. CONCLUSÃO

 

A tecnologia de fato busca vencer as barreiras, e os dados na história demonstram que isto vem acontecendo. É possível ainda chegar a dimensões menores de tamanho dos dispositivos reduzindo as falhas e aumentando cada vez mais o desempenho dos mesmos. 

Assim, diante os fatos abordados, pode-se destacar que a nanotecnologia tornou possível feitos nunca imaginados há décadas atrás, tornou o desenvolvimento de um dispositivo extremamente útil para o funcionamento adequado de um sistema computacional, que é o processador, com grande poder de processamento, e escala de tamanho cada vez menor. 


 

6. REFERÊNCIAS

 

CRUZ, V.S; FREITAS,H.C; NAVAUX,P.O.A. Análise Física do Processador MIPS_Robot. Porto Alegre,2010. 

 

FEYNMAN, R. Há mais espaços lá embaixo. Caltech's Engineering and Science,1960.

 

FIOLHAIS, Carlos - Nanotecnologia : o futuro vem aí!. In SOARES, Amadeus – Biologias na noite. Porto : Afrontamento ; Aveiro : Departamento de Biologia [da]  Universidade, 2007. 

 

MARRIMOTO, C.R. A história secreta dos computadores. 2011. Disponível em: < https://www.hardware.com.br/dicas/historia-secreta.html > Acesso em: 20/05/18.

 

PACHECO,M.A.C; NETO,O.P.V. Nanotecnologia Computacional Inteligente Concebendo a Engenharia em Nanotecnologia. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2012. 474 p.

 

SILVA,A.J.S. Desenvolvimento e construção de processadores: Uma breve história da micro e nanotecnologia.São Luiz, 2017. 

 

SIQUEIRA, E. A revolução da nanotecnologia. 2011. Disponível em: . Acesso em: 14/05/2018.

 

STALLINGS,W. Arquitetura e Organização de Computadores. 5. ed. São Paulo: Editora Prentice Hall, 2002. 786 p.