UMA NOVA TECNOLOGIA DE CHIP

Computadores podem ter sido criados por volta de 3.000 aC, pois algumas pesquisas indicam que o Ábaco já existia na Babilônia por volta deste ano, antes dele ter sido adotado pelos chineses com o nome de suan pan, em português algo como “máquina para cálculo” ou “máquina para fazer conta.” A se confirmar, esta informação coloca o Ábaco como a mais antiga tecnologia, a mais longeva e de vida útil mais longa existente entre nós, pois ele é usado até os dias de hoje. Os gregos também desenvolveram máquinas “sofisticadas”, como a que foi encontrada na ilha de Antikythera em 1901 e que, quando reconstruída, revelou aos pesquisadores ser uma máquina que servia para calcular os movimentos dos planetas e das estrelas.

Entretanto, foi a partir da invenção do transistor em 1947, pelos cientistas Bardeen, Brattain e Shockley que os computadores ganharam o perfil com o qual os conhecemos até os dias de hoje. Os transistores permitiram que o microprocessador fosse finalmente criado. Estes três cientistas ganharam por esta descoberta o Nobel de física de 1956.

A título de curiosidade, o termo “ciência da computação” (computer science) foi criado pelo americano George Forsythe; e o primeiro curso desta área foi criado em 1962 na Universidade Purdue, Estados Unidos.

As máquinas monoprocessamento foram os computadores que existiam nos primórdios da computação comercial. Aqueles computadores executavam sistemas operacionais monotask e com pipeline (execução da sequência de instruções básicas do sistema operacional) horizontalizado e sem sobreposição ou recorrência. Nestas máquinas cada sistema tinha que ser processado em ordem estritamente cronológica o que obrigava aos analistas de sistemas a criá-los de forma lógica e cronológica; uns após outros.

Quem dominava o mercado naquela época eram os assim chamados quatro grandes fabricantes de mainframes: a IBM, a Burroughs, a UNIVAC, todas americanas, e a CII Honeywell Bull, francesa.

As máquinas multiprocessamento foram os computadores que vieram nas “ondas de TI” posteriores. Máquinas com sistema operacional multitask, pipeline múltiplo; além de processarem separadamente supervisores de redes de comunicação de dados, possibilitando que centenas, em alguns casos milhares, de terminais fossem conectados a elas permitindo com isto que incontáveis usuários usassem os sistemas de informações ao mesmo tempo.

O início do silício

O silício é um dos constituintes fundamentais do universo. Ele foi isolado pela primeira vez em 1824 por um químico sueco chamado Jons Jacob Berzelius. Em uma forma pura, o silício tem uma estrutura cristalina e ocupa o 14º lugar na tabela periódica, onde está escrito como Si. Esse elemento também é um dos principais componentes do mundo eletrônico, a base para todos os processadores presentes nos computadores atuais, e se isso não for o bastante, ele também é um provável candidato para ser base da vida alienígena.

Ao selecionar um elemento que será usado como base de um transistor de computador, a palavra-chave é resistência. Condutores têm baixa resistência e passam adiante a corrente elétrica com mais facilidade, enquanto isoladores têm (previsivelmente) alta resistência e podem bloquear o fluxo de elétrons. Para um transistor, que deve ser capaz de ligar e desligar a todo momento, é preciso ter um semicondutor, uma substância com resistência que fique entre a de um condutor e a de um isolador.

Há alguns anos, a IBM deu o primeiro passo para a substituição do silício e a comercialização dos novos chips ao trabalhar com nanotubos de carbono e agora outras empresas estão seguindo essa linha para vencer as limitações do silício. Já a Intel apontou recentemente o semicondutor lll-V, tal como o arsenieto de gálio, como substituto mais provável para o silício na indústria tecnológica. Já a HP patenteou, há alguns anos, a memória de bolha, mas até agora a invenção não apareceu em nenhum produto, talvez por falta de tecnologia que permitisse o desenvolvimento e o seu uso comercial.

O "processo de cinco nanômetros"

Agora surge uma nova tecnologia na fabricação de chips e ela nos foi apresentada pela Apple, com o lançamento do iPhone 12. Aliás, o anuncio da novidade dizia “o salto tecnológico dos chips que tornará smartphones ainda mais inteligentes.” O "processo de cinco nanômetros" (5nm) envolvido na fabricação do chip se refere ao fato de que os transistores do chip foram reduzidos — os minúsculos interruptores "liga-desliga" agora têm apenas cerca de 25 átomos de largura — permitindo que bilhões deles sejam acrescentados. Isso significa muito mais poder de processamento.

Há apenas quatro anos, muitos especialistas do setor duvidavam que essa tecnologia viria tão cedo. Isso tem acontecido em grande parte devido à engenhosidade de uma empresa holandesa relativamente obscura — a ASML. Atualmente a ASML é a única empresa que produz tais máquinas de chips.

"Em escalas tão pequenas, a precisão é fundamental", diz Ian Cutress, que faz relatórios sobre o setor para o site Anandtech. "O que eles estão fazendo seria o equivalente a acertar um selo na superfície de Marte com um avião de papel."

Apenas dois fabricantes de chips colocaram isso em uso comercial até agora. A Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) — único fornecedor do A14 para a Apple para seus mais recentes iPhones, iPads e computadores Mac e a Samsung — que está fazendo um novo processador Qualcomm para telefones Android, com lançamento oficial previsto para dezembro. Cada uma das duas empresas possui uma participação na ASML juntamente com a Intel, que também deve começar a usar a tecnologia em 2021. Entretanto, a SMIC, da China, fez um pedido, mas o governo dos Estados Unidos interveio para impedir que a máquina da ASML fosse exportada, alegando que sua produção poderia acabar em armamento usado pelos militares chineses.

À medida que os chips avançam, mais tarefas que costumavam ser enviadas para servidores de computadores remotos para processamento podem ser feitas localmente. Agora, trabalhos de "inteligência artificial" ainda mais complexos se tornam possíveis, potencialmente ajudando os smartphones a entender melhor o mundo ao seu redor.

Mudar para transistores menores ajuda porque eles usam menos energia do que os maiores, o que significa que podem funcionar mais rapidamente. Com base nisso, a TSMC disse que seus chips de 5nm oferecem um aumento de velocidade de 15% em relação à última geração de 7nm, usando a mesma energia.

"Se você tem uma carga de trabalho definida — digamos, processamento de imagem, processamento de sinal de áudio, codificação de vídeo ou criptografia — a matemática envolvida é muito bem definida", explica Cutress. "E você pode projetar o acelerador para fazer a tarefa o mais rápido possível ou para estender a vida útil da bateria do dispositivo."

A Apple já afirmou que seu chip A14 realizará tarefas de machine learning "até 10 vezes mais rápido" do que o A13. Nos próximos anos, algumas aplicações dos avanços tecnológicos de 5nm e depois de 3nm devem se tornar óbvias para além dos smartphones — óculos inteligentes que não parecem muito volumosos, relógios inteligentes que duram mais entre recargas e, talvez, carros autônomos com preços mais acessíveis.

Como podemos ver, o cenário que temos pela frente é desafiador, pois com novas tecnologias, mais rápidas e mais “inteligentes”, surgindo a todo momento teremos que pensar em mudanças, constantemente, no modo como nos relacionamos, trabalhamos, descansamos e até como nos dedicamos ao lazer.