Mas este ritmo de inovação não está garantido e a próxima fronteira dos avanços tecnológicos – do futuro da IA aos novos paradigmas da computação – só acontecerá se pensarmos de forma diferente.
Desafios atômicos
O microchip moderno ultrapassa os limites da física e da credulidade. A precisão atômica é tal que alguns átomos podem decidir a função de um chip inteiro. Esta maravilha da engenharia é o resultado de mais de 50 anos de escala exponencial criando transistores menores e mais rápidos.
Mas estamos a atingir os limites físicos do tamanho que podemos atingir, os custos estão a aumentar exponencialmente com a complexidade e o consumo eficiente de energia está a tornar-se cada vez mais difícil. Paralelamente, a IA exige cada vez mais poder computacional. Os dados da Epoch AI indicam que a quantidade de computação necessária para desenvolver a IA está rapidamente a ultrapassar a Lei de Moore, duplicando a cada seis meses na “period da aprendizagem profunda” desde 2010.
Estas tendências interligadas apresentam desafios não apenas para a indústria, mas para a sociedade como um todo. Sem novas inovações em semicondutores, os atuais modelos e pesquisas de IA ficarão carentes de recursos computacionais e terão dificuldade para escalar e evoluir. Setores-chave como a IA, os veículos autónomos e a robótica avançada enfrentarão estrangulamentos, e a utilização de energia proveniente da computação de alto desempenho e da IA continuará a aumentar.
Inteligência de materiais
Neste ponto de inflexão, um ecossistema international complexo – desde fundições e designers até fabricantes de equipamentos altamente especializados e fornecedores de soluções de materiais como a Merck – está a trabalhar em conjunto, mais estreitamente do que nunca, para encontrar as respostas. Todos têm um papel a desempenhar, e o papel dos materiais vai muito, muito além do silício que constitui o wafer.
Em vez disso, a inteligência dos materiais está presente em quase todas as etapas do processo de produção de chips – seja em reações químicas para esculpir circuitos em escala molecular (gravação) ou na adição de camadas incrivelmente finas a um wafer (deposição) com precisão atômica: um fio de cabelo humano é 25.000 vezes maior que o regular. mais espessa que as camadas nos nós da borda principal.
Sim, os materiais fornecem a base física de um chip e a substância de componentes mais potentes e compactos. Mas também são parte integrante dos métodos avançados de fabricação e dos novos designs de chips que sustentam o rápido progresso da indústria nas últimas décadas.
Por esta razão, a ciência dos materiais está a assumir uma importância acrescida à medida que lutamos com os limites da miniaturização. Materiais avançados são necessários mais do que nunca para que a indústria libere novos designs e tecnologias capazes de aumentar a eficiência, a velocidade e a potência dos chips. Estamos vendo novas arquiteturas de chips que adotam a terceira dimensão e empilham camadas para otimizar o uso da área de superfície e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia. A indústria está aproveitando técnicas avançadas de empacotamento, onde “chiplets” separados são fundidos com funções variadas em um único chip mais eficiente e poderoso. Isso é chamado de integração heterogênea.