Conheça a RFET!
Nos processadores de computador atuais, os transistores executam operações lógicas predefinidas. Pesquisadores da TU Wien, em Viena, imaginam um futuro alternativo em que os circuitos eletrônicos exibem versatilidade, ajustando dinamicamente sua funcionalidade com base nas circunstâncias específicas, reconfigurando-se efetivamente “on the fly”.
Em busca de sua aspiração, um grupo de indivíduos desenvolveu transistores capazes de serem reestruturados dinamicamente no nível do dispositivo, que eles apelidaram de RFETs (Reconfigurable Field-Effect Transistors), e os discutiram no IEEE Spectrum, bem como através da plataforma online da instituição.
Dopagem refere-se à introdução intencional de átomos estranhos em um material semicondutor para modificar suas características elétricas. Esse processo ocorre pela incorporação de impurezas que possuem excesso ou deficiência de elétrons em relação aos átomos vizinhos. Como resultado, estas impurezas criam caminhos de condução dentro do semicondutor, permitindo o movimento da carga elétrica com resistência mínima.
Por outro lado, quando os átomos dentro de um semicondutor possuem excesso ou deficiência de elétrons, seus elétrons de valência são desalojados, permitindo que o movimento de elétrons vizinhos crie buracos, regiões desprovidas de elétrons. Esses buracos então migram através do material sob a influência de impurezas dopantes, governando em última análise a condução da carga elétrica e estabelecendo a direcionalidade do fluxo de corrente. É importante notar que a funcionalidade específica dos transistores, componentes essenciais dos dispositivos eletrônicos, é pré-determinada durante a fabricação e permanece fixa a partir de então, moldando irrevogavelmente o seu funcionamento.
Os transistores de radiofrequência transferidos eletricamente (RFET), pioneiros na TU Wien, empregam uma forma inovadora de dopagem conhecida como “dopagem eletrostática”, em que as técnicas tradicionais de dopagem química foram substituídas pela aplicação de campos elétricos. Esta abordagem inovadora permite a manipulação de movimentos de elétrons e buracos dentro do material usando campos elétricos, garantindo assim a capacidade de adaptar dinamicamente a configuração do transistor para execução de diversas funcionalidades.
O Instituto de Eletrônica de Estado Sólido da TU Wien desenvolveu um novo tipo de transistor reconfigurável que permite a reconfiguração das próprias unidades de comutação fundamentais, em vez de simplesmente direcionar os dados para unidades funcionais predefinidas. Esta abordagem inovadora tem um grande potencial para o avanço da computação reconfigurável e de aplicações de inteligência artificial, de acordo com o professor Walter M. Weber.
Os pesquisadores apresentaram inicialmente seus transistores em 2021 e desde então confirmaram que eles são capazes de construir todos os circuitos lógicos fundamentais. Além disso, esses circuitos lógicos podem ser transformados em diversas outras configurações simplesmente reorganizando suas partes constituintes.
O professor Weber postula que as células lógicas básicas permitem a criação de circuitos universais cujas funções pretendidas podem ser determinadas após a fabricação.
Nossos dispositivos reconfiguráveis utilizam canais semicondutores não dopados e apresentam a adição de portas de programa, que são eletrodos posicionados acima de junções metal-semicondutores para eliminar portadores de carga indesejados. Essas portas funcionam ao lado de portas de controle, situadas acima dos canais semicondutores, para regular o fluxo de corrente e ligar ou desligar os transistores, semelhante aos seus equivalentes MOSFET clássicos. Esta inovação foi relatada por Lukas Wind, doutorando na TU Wien.
Criou um transistor molecular que usa interferência quântica
A aplicação de um campo elétrico por si só não transmite energia térmica ao transistor; em vez disso, os eletrodos de porta adicionais anexados a cada transistor ocupam área, tornando assim os RFETs incapazes de atingir as dimensões diminutas características dos MOSFETs convencionais. Consequentemente, estes dispositivos podem descobrir utilidade em contextos específicos ou coexistir com equivalentes mais tradicionais.
A característica adaptável do transistor permite a preservação de sua função com uma quantidade reduzida de transistores, resultando em uma ocupação espacial mais compacta, menor consumo de energia e melhor eficiência energética. Além disso, este transistor específico desenvolvido na TU Wien utiliza silício e germânio convencionais em vez de exigir processos inovadores ou materiais novos como a perovskita.
Nossa metodologia compartilha uma notável semelhança com os circuitos digitais tradicionais acionados por transistor, portanto, pode ser perfeitamente integrada no mesmo chip e aumentar suas capacidades", expôs Wind. “A fase subsequente imediata envolverá a produção em massa de eletrotérmicos de radiofrequência (RFET) baseados circuitos em escala industrial.
Os estudiosos afirmam que os transistores reprogramáveis abrem caminhos para medidas de proteção dentro do hardware, novas oportunidades em circuitos analógicos, bem como progresso no domínio da computação neuromórfica que emula a operação do cérebro, permitindo assim o desenvolvimento de sistemas adaptativos dotados de a capacidade de aprender de forma autônoma.
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