Pesquisadores da China anunciaram o desenvolvimento de um microprocessador semicondutor com espessura de apenas algumas camadas atômicas. O componente, nomeado WUJI, é baseado na arquitetura RISC-V, possui 32 bits e foi fabricado utilizando semicondutores bidimensionais.
A equipe responsável pelo projeto pertence à Universidade de Fudan. O estudo, publicado nesta semana na revista Nature, detalha o funcionamento do processador e a metodologia empregada para sua construção. O projeto representa um avanço técnico na miniaturização de circuitos eletrônicos, segundo os autores.
O WUJI possui 5.900 transistores e uma biblioteca de células padrão composta por 25 tipos de unidades lógicas.
De acordo com Zhou Peng, pesquisador da Universidade de Fudan e autor correspondente do estudo, o microprocessador executa operações aritméticas com até 4,2 bilhões de pontos de dados e suporta a programação de até 1 bilhão de instruções.
“Por exemplo, circuitos inversores são blocos básicos de construção de chips, e seu funcionamento mostra a qualidade geral do chip”, afirmou Zhou.
O projeto segue os princípios já estabelecidos dos circuitos integrados de silício, embora tenha adotado materiais bidimensionais, que possuem apenas alguns átomos de espessura. A fabricação do chip exigiu a adaptação de processos tradicionais para atender aos desafios impostos pela nova escala.
Segundo o artigo publicado, os pesquisadores desenvolveram um processo de fabricação otimizado com o objetivo de possibilitar a integração em escala de wafer.
Para isso, foram utilizados algoritmos de inteligência artificial que controlaram todas as etapas de desenvolvimento do microprocessador, desde o crescimento dos materiais até a integração final dos componentes.
Zhou explicou que o uso de inteligência artificial foi determinante para o controle dos parâmetros críticos de fabricação. “Os inversores que fizemos com materiais 2D tiveram desempenho excelente – apresentaram forte saída de sinal e perda de energia muito baixa quando desligados, o que é um grande avanço na engenharia”, declarou.
A arquitetura RISC-V, adotada no WUJI, é caracterizada por ser aberta, gratuita e eficiente no consumo energético, sendo amplamente utilizada em aplicações que exigem flexibilidade e menor custo de produção. Essa escolha técnica está alinhada com a proposta de desenvolvimento de um chip de alto desempenho com menor espessura e consumo.
O estudo também ressalta que os materiais utilizados no chip oferecem vantagens estruturais e elétricas que não estão presentes nos semicondutores tradicionais. Tais características incluem maior controle sobre os efeitos quânticos em nanocomponentes, além de permitir a produção de dispositivos mais finos.
A proposta da equipe foi construir um microprocessador funcional baseado em uma plataforma 2D que fosse compatível com os métodos atuais da indústria. A integração desses circuitos com eficiência, de acordo com os pesquisadores, representa um marco no uso prático de semicondutores bidimensionais em componentes comerciais.
O artigo menciona ainda que os pesquisadores utilizaram estratégias automatizadas no processo de design eletrônico. Essas abordagens buscaram garantir que as propriedades dos materiais fossem preservadas em todas as fases de fabricação. Entre os desafios técnicos superados estão a uniformidade do material, a estabilidade do circuito e a escalabilidade da integração.
A publicação afirma que o desempenho do chip foi validado por meio de testes em estruturas fundamentais da computação digital. Os resultados demonstraram estabilidade funcional nas operações básicas e consistência elétrica nas estruturas avaliadas. Segundo os autores, os testes confirmam a viabilidade do uso de semicondutores 2D em processadores operacionais.
A equipe também discutiu a possibilidade de expandir o número de transistores no chip em versões futuras. Isso dependerá da evolução dos processos de fabricação em escala industrial e da capacidade de manter os parâmetros de estabilidade nas próximas gerações dos dispositivos.
A pesquisa está inserida em um contexto global de busca por novos materiais e arquiteturas para superar os limites físicos do silício tradicional. Segundo os especialistas, chips ultrafinos com base em materiais bidimensionais representam uma rota viável para o avanço da computação em escalas menores, especialmente diante do aumento da demanda por dispositivos com alta densidade computacional e baixo consumo energético.
O estudo não especifica um cronograma para a aplicação comercial do WUJI, mas os autores indicam que os próximos passos envolvem a validação de técnicas de produção em larga escala e a adaptação dos métodos de encapsulamento para ambientes industriais.
Com a apresentação do chip WUJI, a equipe da Universidade de Fudan reforça a competitividade da China na área de semicondutores e destaca a importância do uso de inteligência artificial no controle de processos de fabricação de próxima geração.
