Celular, computador, vídeo game, relógio, rádio, televisão. Um mundo sem os chips não teria nenhum desses aparatos tecnológicos usados no dia a dia. Criado em 1958 pelos norte-americanos Jack S. Kilby e Robert N. Noyce, os chips estão presentes em todos os aparelhos eletrônicos e suas tecnologias permitem usos diversificados tanto em processamento quanto em armazenagem de dados.
Apesar de pequenos - há modelos em tamanhos micro e nano - os chips são poderosos em suas tarefas. Para se ter uma ideia, o mercado de smartphones já conta com aparelhos que dispõem de até 1TB de armazenamento, graças à complexidade dos chips. Fabricados a partir do silício, um elemento químico da família do carbono, os componentes compõem circuitos eletrônicos complexos, que operam a partir da impregnação do silício por outros elementos químicos.
Essa alternância de características ocorre porque o silício é um semicondutor, material que se localiza entre condutores e isolantes . Dependendo do elemento com o qual interagem por impregnação, o silício pode exercer as duas funções: tanto conduzir correntes elétricas quanto isolar a passagem de eletricidade.
O fato de ser um semicondutor, capaz de ter seu uso transformado a partir de interferências mínimas, permitiu que o silício fosse usado para o desenvolvimento de chips tão pequenos. Transistores, diodos, capacitores, resistores e até indutores são atualmente construídos em escala micro para permitir que o componente funcione, ocupando o menor espaço possível.
Transistores em escala nano
A complexidade das funções de um chip diante de um tamanho mínimo é resultado do avanço na redução dos transistores. A tecnologia de integração em larga escala (VLSI), que se desenvolve desde a década de 1970, permite que as peças sejam construídas na escala do nanômetro, resultando na possibilidade de haver milhões de transistores em uma pequena área.
O grande volume de transistores em operação torna o chip cada vez mais complexo. Cada um desses filamentos - também feitos em silício - é capaz de amplificar e alterar sinais eletrônicos dos mais diversos. Tanto microprocessadores digitais, como os chips multinúcleos quad-core ou octa-core presentes em celulares, quanto simples amplificadores de áudio usam tecnologias de chip.
Outros componentes em escala mini
O chip funciona, portanto, como um circuito integrado para armazenamento e transmissão de informações que deve ter duas características básicas: a miniaturização de suas peças e a possibilidade de realizar operações lógicas ou aritméticas usando a menor unidade de informação digital, o bit.
Para fazer esse circuito integrado funcionar, capacitores e resistores, também em escala mínima, são utilizados. Os capacitores armazenam cargas elétricas, a fim de estabilizar a tensão ou de servir como fonte de energia extra. Em uma câmera fotográfica, por exemplo, o flash pode demandar mais energia e, assim, fazer uso do acúmulo energético do capacitor.
Já os resistores controlam a passagem da corrente elétrica nesses circuitos integrados mínimos. Eles resistem ao excesso de corrente que o componente recebe, convertendo-o em calor, o que protege peças mais sensíveis do chip.
Como funcionam os chips
Desde a década de 1950, cientistas já tinham a certeza de que ondas eletromagnéticas poderiam transportar informações de um espaço para outro em poucos segundos. A criação de circuitos elétricos que permitissem o melhor uso dessa propriedade resultou no desenvolvimento dos primeiros computadores que funcionavam a partir de válvulas.
A imagem de máquinas inteligentes que ocupavam salas inteiras é típica do início dessa descoberta. A partir do conhecimento de que transistores de silício poderiam ser utilizados em substituição às válvulas, e anos depois de que poderia ser adicionados a pequenas placas de silício impregnadas por fósforo e boro, levou à criação dos chips.
Ao funcionar como complexos circuitos elétricos capazes de ativar milhões de transistores, os chips funcionam como poderosos mecanismos de transporte de informação. A possibilidade de torná-los cada vez menores e mais potentes nos levou a um mundo em que todos os equipamentos eletrônicos demandam de chips.
