A Transição dos Transistores: Uma Linha do Tempo da História dos Transistores

Mesmo que você não seja um engenheiro eletricista, é provável que ainda ame tecnologia e tudo o que ela oferece, seja para trabalho ou lazer. Todos nós nos empolgamos quando um novo processador é lançado e ouvimos coisas como a Intel usando uma tecnologia de 14nm (nanômetro) e possuindo mais de um bilhão de transistores de grafeno. Mas o que exatamente é essa tecnologia e para qual dispositivo?

De Volta ao Básico

Por mais complicado que o mundo da engenharia possa ser, entender o que é um transistor pode ser surpreendentemente simples. Ele é simplesmente uma chave que permite ou não a passagem de corrente. Falando digitalmente, isso se traduz como sendo um 1 ou 0, ligado ou desligado.

Esta constante flutuação entre os estados ligado e desligado é o que alimenta os computadores de hoje, incluindo todos os seus jogos, hardware e qualquer outra coisa que interaja com um processo. Mas esse entendimento é apenas o começo do que compõe o mundo oculto dessa tecnologia. Vamos mergulhar mais fundo.

FET - Transistor de Efeito de Campo

Um FET é composto por três componentes principais - o Portão, Dreno e Fonte. Quando uma tensão é adicionada ao portão, cria-se um caminho na forma de um campo elétrico para os elétrons fluírem (também conhecido como corrente). MOSFETs ou Transistores de Efeito de Campo de Semicondutor de Óxido Metálico são os tipos mais populares, pois possuem alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. E, como são controlados por tensão, são muito mais rápidos do que seus irmãos BJT controlados por corrente, tornando-os ideais para lógica.

BJT - Transistor de Junção Bipolar

Um transistor de junção bipolar também é composto por três principais - a Base, Emissor e Coletor. Quando uma pequena corrente é aplicada à base, uma corrente maior pode fluir através dela. Existem dois tipos de BJTs - NPN e PNP, onde N e P referem-se a semicondutores do tipo N e tipo P. Semicondutores do tipo N usam elétrons como o principal portador e semicondutores do tipo P usam buracos.

O Nascimento e Crescimento de um Transistor

O transistor foi inventado por William Shockley, Walter Houser Brattain e John Bardeen, que trabalhavam para os Laboratórios Bell em 1947. Esta invenção é uma das mais importantes na história da humanidade e marca o nascimento da tecnologia moderna.

A tecnologia avança rapidamente, e desde o primeiro transistor em 1947, progredimos rapidamente para o primeiro circuito integrado (CI) em 1958 e depois para o primeiro microprocessador em 1971. O primeiro microprocessador foi o Intel^® 4004, que continha 2.300 transistores e tinha o tamanho de uma pequena unha. A partir daí, só tivemos melhorias nos dispositivos. Provavelmente você já ouviu falar da Lei de Moore, mas vamos reafirmá-la rapidamente:

“O número de vários transistores incorporados em um chip dobrará aproximadamente a cada 24 meses.”

Você pode ver na infografia acima que temos reduzido o tamanho do transistor desde a sua concepção. Mas parece que ultimamente chegamos a um ponto de estagnação. Ainda podemos diminuir mais, mas estamos alcançando um limite físico. Talvez você tenha ouvido falar sobre o fim do silício e dos transistores de silício, mas isso é um tópico para outro dia.

Como conseguimos melhorar e aumentar o número deles é subindo, em vez de expandir. Os processadores modernos se afastaram dos transistores planares 2D para os transistores trigate 3D. A Intel introduziu estes na sua tecnologia de 22nm. Com esses novos avanços, os processadores são mais rápidos e ao mesmo tempo consomem muito menos energia, o que é ótimo para um dispositivo móvel.

O que o Futuro Reserva

Embora possa parecer que o progresso na miniaturização dos transistores esteja desacelerando, isso não significa que o fim está próximo para o transistor. Como o co-fundador da Intel, Gordon Moore, uma vez disse - "Tudo o que pode ser feito, pode ser superado." Este princípio nunca foi tão verdadeiro para o design eletrônico à medida que avançamos para um futuro conectado, onde produtos do dia a dia estão sendo projetados com um novo nível de automação, inteligência e flexibilidade. No cerne dessa mudança está o Altium Designer^®, que oferece suporte para o design de alta velocidade mais avançado de hoje e tecnologias rígido-flexíveis.