China apresenta primeiro chip sem silício com transistor GAAFET de bismuto e inaugura a corrida pela era pós-silício
Protótipo criado na Universidade de Pequim supera chips atuais em velocidade e eficiência, usando materiais 2D no lugar do silício
A Universidade de Pequim anunciou um dos avanços mais importantes da história da microeletrônica: o desenvolvimento do primeiro chip funcional sem silício, baseado em transistores GAAFET (Gate-All-Around Field Effect Transistor) construídos a partir de um material 2D de bismuto.
O estudo, publicado na revista científica Nature, aponta que a nova arquitetura pode superar os chips mais avançados do mercado, operando 40% mais rápido e consumindo 10% menos energia do que os atuais transistores de 3 nanômetros fabricados por Intel e TSMC.
O limite do silício
Desde os anos 1960, o silício é a base de toda a revolução digital. Mas a miniaturização chegou ao seu ponto crítico. Em escalas abaixo de 3 nanômetros, os efeitos da mecânica quântica comprometem o funcionamento dos transistores: elétrons atravessam barreiras sólidas em um fenômeno chamado túnel quântico, causando falhas, vazamentos de corrente e queda de desempenho.
Para especialistas, a física está impondo o fim da chamada “Lei de Moore”, que sustentou a evolução contínua da potência dos chips ao longo de seis décadas.
A revolução dos transistores GAAFET
A inovação chinesa está na adoção de uma arquitetura já conhecida da indústria: o GAAFET, sucessor dos transistores FinFET usados em chips de ponta.
Enquanto o FinFET envolve o canal do transistor em três lados, o GAAFET envolve completamente esse canal, oferecendo controle total sobre o fluxo de elétrons e reduzindo drasticamente os vazamentos de corrente.
O que diferencia o avanço da Universidade de Pequim é o material utilizado. Em vez do silício, os engenheiros empregaram um composto à base de bismuto oxisseleneto (Bi₂O₂Se), um material 2D que mantém alta mobilidade eletrônica mesmo em escalas subnanométricas.
Essa substituição permite ganhos de eficiência e viabiliza dimensões impossíveis para o silício.
Resultados surpreendentes
Nos testes laboratoriais, o chip apresentou:
- Velocidade de chaveamento até 40% maior que os chips de 3nm de Intel e TSMC.
- Consumo de energia 10% menor, mesmo em frequências mais altas.
- Operação estável em frequências superiores a 500 GHz, contra os 5 a 6 GHz dos processadores atuais.
- Menor vazamento elétrico graças ao controle quântico do material 2D.
Além disso, os pesquisadores mostraram que os transistores podem ser empilhados em múltiplas camadas, abrindo espaço para circuitos 3D extremamente compactos e poderosos.
O peso estratégico do bismuto
Mais do que um feito científico, o avanço tem forte impacto geopolítico. A China concentra cerca de 70% das reservas globais de bismuto e, ao mesmo tempo, enfrenta restrições severas no acesso a equipamentos de litografia avançada devido às sanções dos Estados Unidos.
Com o bismuto, Pequim pode pular etapas e criar uma rota alternativa à dominada por EUA, Taiwan e Coreia do Sul, abrindo caminho para uma indústria independente e baseada em materiais 2D.
O professor Hailin Peng, líder do estudo, resume o impacto:
“Se a inovação em chips baseada em materiais existentes é um atalho, nosso desenvolvimento de transistores de materiais 2D é como trocar de pista completamente.”
Uma nova corrida dos semicondutores
O avanço chinês mostra que o futuro dos semicondutores pode não ser apenas a miniaturização contínua do silício, mas sim a adoção de novos materiais capazes de superar as limitações impostas pela física.
Assim como o germânio deu lugar ao silício nos anos 1960, agora o bismuto pode inaugurar a era pós-silício. Ainda é cedo para decretar a mudança de padrão na indústria, mas o marco alcançado em Pequim deixa claro: a próxima revolução dos chips já começou — e quem dominar os materiais 2D terá a liderança do futuro da computação.