A China e a física podem em breve destruir nossos sonhos de poder de computação sem fim

Os transistores de chip de silício são tão pequenos que estão se aproximando de seus limites físicos. E a empresa que fabrica muitos deles pode ser um pouco prejudicada se Xi Jinping decidir invadir Taiwan.

Na década de 1950, gastei uma boa parte do meu dinheiro comprando um transistor. Era um pequeno cilindro de metal (cerca de 5 mm de diâmetro e 7 mm de profundidade) com três fios saindo de sua base. Eu precisava dele para um pequeno rádio que estava construindo, e comprá-lo era um grande negócio para um rapaz que vivia na zona rural da Irlanda. Meus pais perplexos não conseguiam entender por que esse aparelho que seu filho estava segurando entre o indicador e o polegar poderia ser interessante; e, para ser honesto, você não poderia culpá-los.

Agora avance seis décadas. O processador A13 que alimenta o iPhone que usei para encontrar uma fotografia daquele primeiro transistor tem 8,5 bilhões deles gravados em uma lasca de silício do tamanho de uma unha - um "chip". A próxima geração desses chips terá transistores quase tão pequenos quanto o diâmetro de um cromossomo humano.

Essa capacidade de amontoar mais e mais transistores em um espaço finito é o que nos deu a lei de Moore – a observação de que o número de transistores em um circuito integrado dobrará a cada dois anos ou mais – e com ela o fato de que o poder do computador tem dobrado a cada dois anos desde que a maioria de nós consegue se lembrar. A história de como isso aconteceu é um conto fascinante de engenharia e genialidade da manufatura e é contada de forma brilhante por Chris Miller em seu livro best-seller Chip War, que deveria ser leitura obrigatória para todos os ministros conservadores que fantasiam em tornar a "Global Britain" uma superpotência tecnológica.

Mas com esse longo período de progresso tecnológico veio a complacência e a arrogância. Chegamos a pensar que se para resolver um problema urgente bastasse mais poder computacional, então poderíamos considerá-lo resolvido; não hoje, talvez, mas certamente amanhã.

Há pelo menos três coisas erradas nisso. A primeira é que muitos dos problemas mais prementes da humanidade não podem ser resolvidos pela computação. Isso é novidade para o Vale do Silício, mas é verdade. A segunda é que a lei de Moore logo irá colidir com as leis da física. Estamos chegando ao ponto em que a parte crítica de um transistor – o “portão” através do qual a corrente flui – está se aproximando de 2 nanômetros (nm – um bilionésimo de metro) e um átomo de silício tem 0,2 nm de diâmetro, o que significa que o portão tem apenas cerca de 10 átomos de silício de largura, ponto em que todos os tipos de interações estranhas entre os átomos começam a ocorrer e a fabricação se torna realmente problemática.

O terceiro problema é que existem dois gargalos críticos na cadeia de suprimentos para os chips de ponta nos quais a indústria de tecnologia está apostando seu futuro – incluindo os chips Nvidia que estão alimentando a maioria dos sistemas de aprendizado de máquina (ou IA), como o ChatGPT.

O gargalo A surgiu porque há apenas uma empresa no mundo – ASML na Holanda – que pode fazer as máquinas de litografia ultravioleta extrema capazes de “imprimir” transistores de 2 nm no silício.

Essas máquinas são, como explicou o MIT Technology Review, algo e tanto: "do tamanho de um pequeno ônibus e preenchidas com 100.000 minúsculos mecanismos coordenados, incluindo um sistema que gera um comprimento de onda específico de luz ultravioleta de alta energia explodindo gotas derretidas de estanho com um laser 50.000 vezes por segundo. São necessários quatro 747 para enviar um para um cliente." E as máquinas de ponta custam US$ 350 milhões.

O gargalo B existe porque apenas um punhado de empresas tem capacidade para fabricar chips no nível de 2 nm, e a líder delas de longe – TSMC – é baseada em – adivinhe onde? – Formosa.

Junte esses dois gargalos e você terá o que só pode ser descrito como pânico na liderança das economias ocidentais. O monopólio da ASML talvez não seja uma preocupação tão estratégica: trata-se, afinal, de uma empresa europeia. Seu maior problema é que fabricar suas máquinas é um negócio delicado, complicado e demorado. E, de acordo com o Financial Times, ela tem atualmente uma carteira de pedidos de US$ 40 bilhões.