O chip — o bloco eletrônico de construção da atualidade
A cafeteira digital que faz seu café da manhã, a calculadora de bolso que lhe poupa muitas contas na ponta do lápis, os mostradores multicoloridos dos painéis dos novos automóveis — todos têm uma coisa em comum: Tornaram-se possíveis através do uso de chips de silício semelhantes a bolachas ou wafers, não muito maiores do que a unha do polegar dum bebê.
Esses chips são também encontrados em muitas outras coisas que talvez possua — relógios de pulso, TVs, rádios, telefones, eletrodomésticos e alguns instrumentos. Desde as coisas comuns do dia-a-dia utilizadas em casa até as aplicações militares ultra-secretas, esta pequenina e maravilhosa gema eletrônica desempenha um importante papel em transformar a vida e o trabalho das pessoas ao redor do mundo. Mas, o que é exatamente um chip de silício? Como surgiu? E como é que ele conseguiu penetrar na nossa vida cotidiana?
O Que É um Chip?
Um chip de silício é basicamente um conjunto de circuitos eletrônicos miniaturizados. Poderia comparar um circuito eletrônico a uma sentença deste artigo. Toda sentença é formada de componentes padrões tais como substantivos, verbos e adjetivos. Por organizar esses componentes de diferentes maneiras, podem-se formar sentenças dando origem a declarações, perguntas e até poesias. E, por combinar as sentenças de maneira lógica, temos a conversação e a escrita.
Os circuitos eletrônicos são bem parecidos. Organizando componentes eletrônicos padrões — transistores, diodos, resistores, e similares — de diferentes maneiras, podem-se desenvolver circuitos eletrônicos que desempenham muitas funções. Daí, milhares desses circuitos podem ser combinados para desempenhar toda sorte de processos eletrônicos úteis. É assim, ao menos na teoria.
Na prática, porém, conectar centenas de milhares de componentes eletrônicos constitui gigantesca tarefa, para não se mencionar o espaço que ocupam. Foi esse exatamente o obstáculo com que se confrontaram os cientistas no fim da década de 40, ao montarem a primeira geração de computadores. Um de tais computadores na Filadélfia, conhecido como ENIAC (sigla em inglês para Integrador e Calculador Numérico Eletrônico), ocupava uma área de 140 metros quadrados, pesava cerca de 27 toneladas, e continha umas 19.000 válvulas eletrônicas! Para funcionar, este monstro precisava de tanta energia quanto 1.300 lâmpadas de 100 watts. Seu apetite por eletricidade deu origem a histórias cômicas. Uma dizia que quando ele era ligado, todas as luzes da zona oeste de Filadélfia enfraqueciam.
Apesar desse tamanho todo, a capacidade do ENIAC e de seus contemporâneos era absolutamente insignificante quando comparada com a da atual geração de computadores. Ao passo que um computador de mesa pode realizar hoje milhões de operações por segundo, o ENIAC arrastava-se ao passo de cerca de 5.000 adições ou apenas 300 multiplicações por segundo. E, ao passo que os computadores hoje, que custam apenas algumas centenas de dólares, podem ter suficiente memória interna para armazenar 100.000 números ou mais, o EDVAC, outro gigante primitivo, armazenava apenas 1.024. O que aconteceu para tornar os computadores da atualidade tão mais potentes?
No início da década de 60, entrou em cena o pequeno e eficiente transistor. Finalmente, os cientistas que trabalhavam com computadores conseguiram diminuir o tamanho de seus monstros lentos e ávidos de energia. Entretanto, outro avanço havia de ocorrer antes de se poder construir os atuais computadores. Este viria do mundo da fotografia.
A Miniaturização e o Chip
Como talvez já saiba, mediante o uso de equipamento correto, fotografias podem ser ampliadas ou reduzidas para adequar-se às necessidades. Em anos recentes, desenvolveu-se uma técnica que permite aos engenheiros de computador reduzir fotograficamente grandes plantas de circuitos de computadores a um minúsculo tamanho. Essas plantas podem ser tão complexas quanto o mapa de ruas duma cidade grande, mas quando reduzidas cabem num chip menor que uma lente de contato. As fotos não são feitas em papel fotográfico comum, mas em wafers (bolachas) de puro silício, um dos elementos mais abundantes na terra, encontrado na areia comum.
Certas propriedades do silício o tornam preferido na fabricação de chips. Por exemplo, mediante a adição de vários tipos de impurezas químicas, consegue-se fazer com que o silício se comporte como resistores, capacitores e até mesmo transistores. Assim, por dopar com essas impurezas áreas específicas dum único chip de silício, é possível reproduzir nele um inteiro circuito eletrônico.
Da areia derretida e purificada, desenvolvem-se cristais de silício até estes se parecerem a longos tubos de salame. Depois estes são fatiados em finíssimos wafers e revestidos de modo especial. Minúsculas imagens dos grandes circuitos eletrônicos são gravadas nos wafers em camadas sucessivas. Impurezas químicas são acrescentadas em pontos apropriados. E os chips acabam se transformando, não só em gravuras, mas em verdadeiros circuitos eletrônicos operantes chamados de circuitos integrados, ou abreviados, CIs.
Os circuitos integrados produzidos na década de 60 continham cerca de cem componentes eletrônicos. Isto habilitou os engenheiros a construir “pequenos” computadores, do tamanho duma mala de viagem, para laboratórios e outras instituições. No fim da década de 70, foram fabricados chips LSI (sigla em inglês para integração em larga escala) com mais de cem mil componentes. Esses chips são tão complexos que teoricamente apenas um deles poderia desempenhar as funções dum computador completo, tal como operar um forno de microondas ou um carro. Hoje em dia, os cientistas de computador falam de chips VLSI (sigla em inglês para integração em altíssima escala), contendo milhões de componentes. Imagine compactar os mapas de ruas duma cidade de uns 1.600 quilômetros por 1.600 quilômetros, ou o dobro do tamanho do Alasca, num chip, de cerca de 0,6 centímetro por 0,6 centímetro!
O Chip e Você
O uso do chip elimina grande parte do tedioso soldar e de trabalhos manuais que seriam necessários na fabricação de complexos aparelhos eletrônicos. Isto torna o produto final menos custoso, mais confiável e menor. A produção em massa reduziu tão drasticamente o custo dos chips de talentos especiais, tais como sintetizadores de som, que estes são hoje utilizados em todo tipo de produto.
Assim, vemos esses chips usados em jogos falantes, máquinas de venda e automóveis em toda a nossa volta. Em certos países, a “telefonista” que lhe diz a hora ou lhe fornece um número de telefone talvez seja feita de silício! Produtos de consumo que utilizam chips para entender suas ordens faladas também estão ficando populares. Alguns destes talvez sejam apenas dispositivos sem importância, mas outros podem fornecer ajuda muito necessária a pessoas deficientes.
Os chips também têm sido aproveitados nos domínios da indústria e do comércio. Nas fábricas, são usados para controlar robôs que podem substituir os humanos em trabalhos tediosos, repetitivos ou perigosos. Já estão fazendo importantes incursões na fabricação de automóveis, realizando trabalhos tais como soldas e pintura. Nos escritórios, as máquinas de escrever estão sendo rapidamente substituídas por processadores de texto eletrônicos que conferem a ortografia, lhe permitem efetuar mudanças sem ter de redatilografar o documento inteiro, e até mesmo imprimem automaticamente etiquetas de correspondência. Isto, porém, tem às vezes suas desvantagens. Os trabalhadores de colarinho branco talvez tenham sido libertados da penosa rotina do escritório, mas em lugar disso estão cada vez mais grudados à tela do computador.
Por outro lado, os chips de silício contribuíram notavelmente para a revolução na tecnologia das comunicações que a atual geração tem presenciado. A revista que está lendo foi escrita em telas de computador, foi composta por computador, e foi impressa com a ajuda de computador. De fato, por meio de seu exclusivo sistema MEPS (Sistema Eletrônico de Fotocomposição Multilíngüe) para composição e impressão auxiliados por computador, a Sociedade Torre de Vigia é pioneira nesta aplicação multilíngüe do bloco eletrônico de construção cada vez mais comum, valioso e útil — o chip de silício.