EUA perdem corrida por chips do futuro – China se torna líder absoluta em pesquisa básica

Um relatório analítico do ETO da Universidade de Georgetown sobre o estado da pesquisa na fabricação de chips de última geração pinta um quadro sombrio para os Estados Unidos: a China se tornou a líder clara no desenvolvimento. Embora a grande maioria dos artigos mais citados tenha vindo de universidades chinesas, o relatório não menciona nenhum artigo de instituições norte-americanas.

Fonte da imagem: Henry Wong/SCMP

O relatório do Observatório de Tecnologias Emergentes (ETO) abrange o período de 2018 a 2023. Ele não afeta patentes ou pesquisas internas de empresas. O documento analisa artigos científicos dedicados à pesquisa global ou fundamental no campo da fabricação de semicondutores de última geração. Em outras palavras, aquelas obras que são literalmente voltadas para o amanhã e o depois de amanhã. Por exemplo, isso inclui o desenvolvimento de arquiteturas neurais semelhantes à estrutura do cérebro humano e computação óptica.

Separadamente, analistas concluem que os EUA têm apenas uma opção para pressionar a China: restrições à exportação. Em algum momento, isso pode ajudar a vencer a corrida dos semicondutores contra a China, mas, a longo prazo, a posição dos EUA é extremamente fraca e instável. Além disso, as restrições à exportação dos EUA estão forçando a China a intensificar seus esforços no desenvolvimento avançado.

Especificamente, o relatório do ETO descobriu que nove dos dez principais artigos em inglês sobre semicondutores publicados durante o período do relatório eram de institutos e universidades chinesas, e oito universidades chinesas estavam entre as 10 principais cujos artigos estavam entre os 10% mais citados anualmente durante o período.

Apenas duas instituições científicas de outros países entraram nas duas listas: o Centre National de la Recherche Scientifique, na França, ficou em terceiro lugar no número total de artigos publicados e em décimo no número de citações; A Universidade Nacional de Cingapura ficou em nono lugar em termos de pesquisa mais citada. Nenhuma instituição dos Estados Unidos ficou entre as 10 primeiras em número total de artigos publicados ou em número de artigos altamente citados.

A Academia Chinesa de Ciências liderou a lista das principais organizações científicas no relatório do ETO. É uma rede completa com institutos por toda a China e é provavelmente a maior organização de pesquisa do mundo. A Academia lidera tanto no número total de artigos publicados quanto no número de artigos mais citados publicados de 2018 a 2023. Durante esse período, a CAS publicou mais de 14.300 artigos relacionados a chips, dos quais mais de 3.400 foram incluídos na lista de artigos mais citados.

Uma das equipes da Universidade de Pequim. Fonte da imagem: Xinhua

Uma das áreas de pesquisa mais promissoras no CAS é a computação neuromórfica, que visa imitar o cérebro humano e pode revolucionar o design de chips ao prometer um processamento de dados mais adaptável e eficiente. De fato, a CAS liderou o ranking da ETO na área que inclui computação neuromórfica.

Uma nova conquista sob os auspícios da CAS foi o desenvolvimento do primeiro microchip baseado em carbono do mundo, capaz de executar tarefas de inteligência artificial. Um artigo de janeiro publicado na revista Science Advances descobriu que chips com transistores de nanotubos de carbono poderiam processar dados não apenas em uns e zeros, como a maioria dos dispositivos eletrônicos modernos, mas também usar um terceiro valor. Este sistema lógico ternário pode fornecer computação mais rápida com menos consumo de energia.

O segundo lugar na lista do ETO para o número total de artigos publicados sobre design e fabricação de chips (cerca de 7.850) foi conquistado pela Universidade da Academia Chinesa de Ciências (UCAS). É uma universidade pública em Pequim e parte da CAS. Tornou-se também o segundo periódico mais citado (cerca de 1.750 artigos). A instituição também ficou entre as 10 melhores do relatório do ETO em pesquisa em computação e dispositivos neuromórficos. O quarto lugar na lista dos artigos mais citados sobre chips foi ocupado pelo trabalho da CAS e da UCAS sobre o método de análise estrutural aplicado a materiais de grafeno (publicado em 2018 na Chemical Society Reviews).

A Universidade Tsinghua em Pequim, uma das duas principais universidades da China e classificada entre as 20 melhores universidades do mundo, ficou em quinto lugar nas publicações de pesquisa sobre chips da ETO, com quase 4.650 artigos, e em terceiro na lista de artigos mais citados, com quase 1.280 artigos. Desde 2020, a universidade trabalha com Sun Nan, um cientista que retornou dos Estados Unidos e ajudou a criar mais de 50 chips de ponta para transporte e energia na China. Este especialista também está trabalhando na localização da produção de chips na China.

A Universidade Tsinghua ficou em quarto lugar no top 10 da ETO em pesquisas que incluem aprendizado profundo e pesquisa de rede neural, e desenvolveu um memristor desenvolvido localmente em 2023.

Localizada em Chengdu (província de Sichuan) e patrocinada pelo Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, a Universidade de Ciência Eletrônica e Tecnologia da China (UESTC) ficou em quarto lugar na lista da ETO em termos de número total de artigos, publicando quase 5.240 artigos. Em particular, os pesquisadores da UESTC fizeram progressos na criação de um chip quântico, usando um semicondutor convencional para criar uma fonte de luz quântica pela primeira vez. Além disso, a universidade está trabalhando com a Huawei Technologies para melhorar os receptores de radar.

A Universidade de Nanquim, uma das universidades mais antigas da China, ficou em sexto lugar na lista do ETO para pesquisa de chips, publicando cerca de 4.250 artigos de pesquisa durante o período do relatório. Ele ficou em quarto lugar na lista de artigos mais citados, com 930 artigos. Um artigo sobre design e fabricação de chips publicado por cientistas universitários na revista Nature em 2018 se tornou o mais citado de 2018 a 2023 (2.043 citações). A Universidade de Nanquim também foi classificada entre as 10 melhores universidades pela ETO em termos de número de projetos de pesquisa publicados em computação quântica e processadores quânticos.

A Universidade de Ciência e Tecnologia Huazhong (HUST), em Wuhan, ficou em oitavo lugar na lista do ETO em número de artigos publicados, com pouco mais de 3.660 artigos durante o período. Ficou em quinto lugar em termos de número de artigos mais citados, com quase 890. Em 2023, o engenheiro Wang Huanyu retornou à universidade vindo dos Estados Unidos após trabalhar no centro de desenvolvimento da Apple por cerca de dois anos.

A Universidade de Zhejiang ficou em nono lugar na lista do ETO em número de artigos de pesquisa publicados (cerca de 3.580 artigos) e em sexto lugar em número de artigos altamente citados (quase 870 artigos). A universidade também está entre as melhores em duas áreas de pesquisa relacionadas à fotônica, um ramo da óptica que aproveita a energia da luz por meio de fótons para uma variedade de aplicações.

Os chips fotônicos usam luz ou fótons, em vez de elétrons, para processar e transmitir informações, que viajam mais rápido e podem, portanto, levar a taxas de transferência de dados mais altas. De acordo com a ETO, a fotônica está sendo cada vez mais usada para criar redes de alta velocidade e transferir dados entre processadores.

A Universidade de Pequim, uma das 20 melhores universidades do mundo e uma das duas melhores universidades da China, ficou em 10º lugar na lista da ETO em termos de número total de artigos publicados (cerca de 3.440 artigos). A Universidade de Pequim ficou em oitavo lugar em número de artigos altamente citados, com 810.

O transistor mais rápido do mundo, feito na China sem litografias avançadas

Em fevereiro, uma equipe liderada por Peng Hailin, da Universidade de Pequim, disse ter superado as limitações de desempenho do chip com um transistor 2D de design próprio que supera os dispositivos mais avançados do gênero da Intel, TSMC e Samsung sob as mesmas condições operacionais.

Eles disseram que seu dispositivo poderia ser feito usando tecnologias de processamento existentes e sem o uso de silício. Isso é importante para a China porque atualmente ela não consegue produzir os transistores de silício mais avançados devido às sanções dos EUA.