Investigadores das universidades de Michigan e Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos da América (EUA), estão a desenvolver um inovador componente electrónico que promete revolucionar o processamento de dados. Denominada M3BOLT, a nova tecnologia utiliza a combinação de ondas magnéticas e sonoras, prevendo-se que possa tornar os computadores entre 100 e 1000 vezes mais rápidos e significativamente mais eficientes do ponto de vista energético.
Avanço Sobre os Transístores Tradicionais
A investigação é liderada pela Universidade de Michigan e foca-se em superar as limitações físicas dos transístores de silício convencionais, elementos fundamentais nos processadores modernos. O desenvolvimento é chefiado por Roozbeh Tabrizian, professor associado de Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Universidade de Michigan e responsável pela concepção do dispositivo.
Segundo o especialista, o objectivo não passa por substituir integralmente os transístores em todas as aplicações, mas sim por explorar soluções tecnológicas capazes de contornar os limites dos sistemas actuais e diversificar as arquitecturas de computação.
Princípio de Funcionamento do M3BOLT
Ao contrário da electrónica tradicional, baseada no controlo da passagem de corrente em semicondutores, o M3BOLT actua mediante a interacção de fenómenos eléctricos, magnéticos e mecânicos. A estrutura compreende duas camadas de materiais com propriedades distintas: a primeira é um cristal ferroeléctrico de niobato de chumbo e magnésio-titanato de chumbo (PMN-PT), enquanto a segunda consiste numa película de liga magnética de ferro e gálio.
O cristal PMN-PT consegue alterar a orientação da sua polarização eléctrica quando submetido a um campo eléctrico, mantendo essa orientação mesmo após o desligamento da energia — propriedade conhecida como não volatilidade. Esta alteração provoca pequenos deslocamentos atómicos que influenciam a camada magnética de ferro e gálio, gerando oscilações propagadas sob a forma de ondas por quasipartículas denominadas mágnons.
Frequências em Terahertz e Computação na Memória
A propagação destas ondas permite o transporte de informação com perdas de energia sob a forma de calor substancialmente inferiores às verificadas nos dispositivos electrónicos convencionais. Adicionalmente, o controlo da orientação magnética possibilita representar com precisão os estados binários zero e um utilizados no processamento de dados.
Em termos de desempenho, a transição da escala habitual de gigahertz para a escala de terahertz viabiliza velocidades teóricas centenas de vezes superiores às dos processadores actuais. Além disso, a tecnologia M3BOLT permite combinar o processamento e o armazenamento de informação num único componente — conceito designado computação na memória —, reduzindo o tráfego constante de dados, a produção de calor e o espaço ocupado pelos circuitos.
Financiamento de 6 Milhões de Dólares e Fases Seguintes
O projecto conta com um financiamento que poderá atingir seis milhões de dólares concedido pela Agência de Projectos de Investigação Avançada de Defesa dos EUA (DARPA). A equipa da Universidade de Wisconsin-Madison actua no desenvolvimento de simulações orientadas para a concepção e optimização dos dispositivos.
Apesar do elevado potencial demonstrado nos ensaios teóricos, o M3BOLT encontra-se numa fase inicial de investigação. A sua aplicação prática em processadores comerciais dependerá da validação do funcionamento dos dispositivos em circuitos mais complexos e da confirmação dos ganhos de desempenho e eficiência energética.
