Fios quânticos

Os fios quânticos são formados da mesma maneira que os poços. Para isto é removida um fatia muito fina do 'sanduíche' (levando o 'pão' e recheio) e prensando-a novamente entre outros semicondutores de forma a confinar o movimento dos elétrons a apenas uma direção. Isto cria uma fio quântico.

Se agora o processo for novamente repetido, removendo-se um pedaço do fio de prensado-o entre novas camadas de semicondutores, o que temos no final é uma pequena caixa de elétrons, chamada de ponto quântico.

O termo quântico é usado para descrever estes dispositivos porque a dimensão da largura de confinamento causa uma re-discretização dos níveis de energia criando bandas de energia artificiais e controláveis em laboratório. E é neste controle fino dos novos níveis de energia que reside toda a importância destes dispositivos. As propriedades eletrônicas dos elétrons nestas estruturas podem ser construidas e os dispositivos planejados como uma projeto de engenharia. As propriedades destes dispositivos são ainda objeto de estudo e provavelmente estes serão os componentes da eletrônica do futuro.

Semicondutores

Semicondutores são sólidos cristalinos de condutividade elétrica intermediária entre condutores e isolantes. Os elementos semicondutores podem ser tratados quimicamente para transmitir e controlar uma corrente elétrica.

Seu emprego é importante na fabricação de componentes eletrônicos tais como diodos, transístores e outros de diversos graus de complexidade tecnológica, microprocessadores, e nanocircuitos usados em nanotecnologia. Portanto atualmente o elemento semicondutor é primordial na indústria eletrônica e confecção de seus componentes.

Circuito Integrado

Um circuito integrado, também conhecido por chip, é um dispositivo microeletrônico que consiste de muitos transístores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções. Suas dimensões são extremamente reduzidas, os componentes são formados em pastilhas de material semicondutor.

A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.

No circuito integrado completo ficam presentes os transístores, condutores de interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.

No processo de formação do chip, é fundamental que todos os componentes sejam implantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a isolação seja perfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um processo chamado difusão, que se dá entre os componentes formados e as camadas com o material dopado com fósforo, e separadas por um material dopado com boro, e assim por diante.

Após sucessivas interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda são interconectados externamente por uma camada extremamente fina de alumínio, depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de dióxido de silício.

História Microcontrolador

O processador foi inventado pela Intel em 1971 para atender a um fabricante de calculadoras japonês que precisava de um circuito integrado especial. A Intel projectou o i4004 que era um circuito integrado programável que trabalhava com registradores de 4 bits, 46 instruções, clock de 740Khz e possuía cerca de 2300 transistores. Percebendo a utilidade desse invento a Intel prosseguiu com o desenvolvimento de novos microprocessadores: 8008 (o primeiro de 8 bits) e a seguir o 8080 e o microprocessador 8085. O 8080 foi um grande sucesso e tornou-se a base para os primeiros microcomputadores pessoais na década de 1970 graças ao sistema operacional CP/M. Da Intel saíram alguns funcionários que fundaram a Zilog, que viria a lançar o microprocessador Z80, com instruções compatíveis com o 8080 (embora muito mais poderoso que este) e também de grande sucesso. A Motorola possuía o 6800 e a MOS Technology o 6502. Todos esses microprocessadores de 8 bits foram usados em muitos computadores pessoais (Bob Sinclair, Apple, TRS, Commodore, etc). Em 1981 a IBM decidiu lançar-se no mercado de computadores pessoais e no seu IBM-PC utilizou um dos primeiros microprocessadores de 16 bits, o 8088 (derivado do seu irmão 8086 lançado em 1978) que viria a ser o avô dos computadores atuais. A Apple nos seus computadores Macintosh utilizava os processadores da Motorola, a família 68000 (de 32 bits). Outros fabricantes também tinham os seus microprocessadores de 16 bits, a Zilog tinha o Z8000, a Texas Instruments o TMS9900, a National Semiconductor tinha o 16032,mas nenhum fabricante teve tanto sucesso como a Intel, que sucessivamente foi lançando melhoramentos na sua linha 80X86, tendo surgido assim (por ordem cronológica) o 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Pentium IV e Pentium Dual Core. Para o IBM-AT foi utilizado o 80286, depois um grande salto com o 80386 que podia trabalhar com memória virtual e multitarefa, o 80486 com coprocessador matemático embutido e finalmente a linha Pentium, com pipeline de processamento. Como grande concorrente da Intel, a AMD aparece inicialmente como fabricante de microprocessadores da linha x86 alternativa mas a partir de um certo momento deixou de correr atrás da Intel e partiu para o desenvolvimento de sua própria linha de microprocessadores: K6, Athlon, Duron, Turion, Sempron, etc. Paralelamente à disputa entre Intel e AMD, a IBM possuia a linha PowerPC utilizada principalmente pelos microcomputadores da Apple.

A evolução tecnológica envolvida é surpreendentemente grande, de microprocessadores que trabalhavam com clock de dezenas de kHz e que podiam processar alguns milhares de instruções por segundo, atingiu-se clocks na casa dos 4GHz e poder de processamento de centenas de milhões de instruções por segundo. A complexidade também cresceu: de alguns milhares de transístores para centenas de milhões de transístores numa mesma pastilha.

A Intel lançou recentemente processador de 80 núcleos. Este processador, após alguns testes, chegou a atingir a impressionante velocidade de 2 teraflops (trilhões de operações de ponto flutuante por segundo - DSP de Ponto Flutuante).

DSP - Digital Signal Processor

DSPs (do inglês Digital Signal Processor) são microprocessadores especializados em processamento digital de sinal usados para processar sinais de áudio, vídeo, etc., quer em tempo real quer em off-line.

Um dos usos do DSP que chamaram a atenção da midia foi a proposta do cancelamanto de ruídos: através do sistema proposto um dispositivo captaria o ruído ambiente e geraria um "anti-ruído", com as ondas simétricas: a cada vale corresponderia um pico e vice-versa. Assim poderia se cancelar o ruído de um ambiente, por exemplo, dentro de um automóvel.

Outra grande característica do DSP é sua alta velocidade comparada a outros microcontroladores. Sua velocidade é medida em mips (million instruction per second).

Os DSPs ganharam popularidade na electrônica de consumo em aparelhos como os teclados, que sintetizam os sons de diversos instrumentos, como por exemplo os órgão de tubos, o piano e o violão.

A capacidade que os DSPs têm de repetir (com uma instrução prévia, por exemplo "RPT") em extrema velocidade uma instrução complexa (como por exemplo a "MPYA": "Multiply and Accumulate Previous Product") faz com que sejam rapidamente resolvidas, por exemplo, as Transformadas Rápidas de Fourier (FFT), permitindo a implementação de filtros digitais. Estes filtros são muito usados em telecomunicações, por exemplo para decodificar a sinalização (DTMF, MFC, etc).