A inovação em VLSI continua avançando em múltiplas frentes, muito além do simples escalonamento:
1. Arquiteturas Avançadas de Transistores
- GAA (Gate-All-Around) Nanosheets: Produção em 3nm (TSMC N3, Samsung 3GAA, Intel 20A/18A). Controle eletrostático superior ao FinFET.
- CFET (Complementary FET): Nanosheets n/p empilhados → 2x densidade; fase de pesquisa (sub-2nm).
2. Integração Heterogênea 3D
- Chiplets + Empacotamento Avançado: Padrão UCIe; TSMC CoWoS/SoIC, Intel EMIB/Foveros, Samsung I-Cube/X-Cube.
- Memória de Alta Largura de Banda (HBM3/3E/4): DRAM empilhada em interposer/ponte; crítica para IA/HPC.
- Hybrid Bonding (Cu-Cu): Pitch sub-10µm; permite empilhamento face-a-face de dies (ex.: AMD 3D V-Cache).
3. Aceleradores Especializados
- IA/ML: TPU v5, NVIDIA H100/H200/B100, Google Axion, Amazon Trainium2, ASICs customizados (Groq, Cerebras, Tenstorrent).
- DPU/IPU: NVIDIA BlueField, Intel IPU, Fungible — descarregam rede/armazenamento/segurança da CPU.
4. Entrega de Energia pelo Verso (BSPDN / BPR)
Trilhos de energia movidos para o verso do wafer (Buried Power Rail) → libera roteamento no lado frontal para sinais, reduz queda IR, melhora utilização de células. Intel PowerVia (20A), TSMC (N2), demos da IMEC.
5. Novos Materiais e Interconexões
- Cobalto / Rutênio para linhas de metal intermediárias/baixas (menor resistividade em larguras estreitas).
- Air Gaps / Low-k Dielectrics: Reduzem crosstalk capacitivo.
- Materiais 2D (MoS₂, WS₂): Substituição de canal para sub-1nm; pesquisa.
6. SoCs para Edge e IoT
Ultra-baixo consumo (sub-1mW), sensores integrados, aceleradores TinyML, enclave seguro (PSA Level 3), TSMC 22ULL/12nm/7nm, GlobalFoundries 22FDX (FD-SOI).
7. Computação Quântica e Neuromórfica
- Chips de Controle Quântico: Cripto-CMOS (Intel Horse Ridge, Google, Seeqc) co-localizados com qubits.
- Neuromórficos: Intel Loihi 2, BrainChip Akida, Redes Neurais de Spikes — orientadas a eventos, esparsas.
8. Sustentabilidade
Métricas de fabricação verde: Reuso de água >85%, energia renovável >60% (TSMC), fotorresistente livre de PFAS, economia circular para wafers de Si.
