Universidade chinesa cria primeiro chip flash que une materiais 2D e silício

A Universidade de Fudan, em Xangai, acaba de apresentar o primeiro chip flash totalmente híbrido que combina materiais bidimensionais com silício convencional. O avanço, publicado na revista Nature, representa um salto significativo na arquitetura de memórias computacionais ao unir a velocidade extrema dos materiais 2D com a estabilidade comprovada da tecnologia CMOS.

O protótipo alcançou 94,3% de células de memória funcionais, uma marca considerada excepcional para dispositivos em fase laboratorial. Além disso, o chip executa operações de 8 bits e cálculos paralelos de 32 bits com acesso aleatório, superando memórias flash tradicionais em velocidade e eficiência energética.

Por que essa tecnologia importa agora

Em um cenário dominado por inteligência artificial e processamento massivo de dados, a velocidade de acesso à memória tornou-se o principal gargalo dos sistemas computacionais. O chip desenvolvido em Fudan endereça exatamente esse problema ao acelerar drasticamente a leitura e gravação de informações, mantendo baixo consumo de energia.

A inovação também tem peso estratégico. Enquanto restrições geopolíticas limitam o acesso chinês a tecnologias avançadas de semicondutores, avanços como este mostram caminhos alternativos para o desenvolvimento tecnológico do país.

O desafio técnico superado

Integrar materiais 2D (com apenas alguns átomos de espessura) sobre circuitos de silício sempre foi considerado extremamente difícil. As superfícies dos chips convencionais apresentam irregularidades microscópicas que impedem a adesão uniforme de filmes ultrafinos.

Zhou Peng, um dos pesquisadores responsáveis, comparou o processo a “estender uma película sobre toda Xangai: do espaço parece plana, mas está cheia de prédios e desníveis invisíveis.”

A solução veio de uma abordagem modular. A equipe depositou os materiais 2D sobre substratos CMOS e os conectou através de interconexões monolíticas de alta densidade. Isso garantiu estabilidade estrutural e comunicação eletrônica ultrarrápida entre as duas camadas.

Da bancada de laboratório à produção industrial

Este não é o primeiro feito do grupo de Fudan com materiais atômicos. Em abril, a equipe já havia anunciado o PoX 2D Flash, capaz de se programar em 400 picossegundos — recorde absoluto em armazenamento de cargas elétricas.

A diferença agora está na escalabilidade. O novo chip foi projetado para ser compatível com linhas de produção industrial. Segundo Liu Chunsen, líder da pesquisa, o objetivo é estabelecer uma linha piloto em três a cinco anos, começando com memórias de poucos megabytes.

“Comprimimos um processo que normalmente levaria décadas”, explica Liu. “Integrar materiais emergentes diretamente em circuitos CMOS acelera enormemente a industrialização dessas tecnologias.”

Aplicações práticas e próximos passos

Dispositivos de memória devem ser os primeiros beneficiados pela nova arquitetura, já que exigem menos rigor na qualidade do material comparado a processadores lógicos. No entanto, os ganhos em eficiência energética e miniaturização podem revolucionar todo o setor de semicondutores.

Para aplicações em inteligência artificial, onde a velocidade de acesso aos dados representa o principal limitante de desempenho, essa tecnologia pode representar um divisor de águas. A capacidade de processar e recuperar informações mais rapidamente, consumindo menos energia, atende diretamente às demandas crescentes de datacenters e sistemas de aprendizado de máquina.