Semicondutores
Semicondutores: o que são e por que sua escassez ameaça a economia global?
A crise dos semicondutores que, de forma muito resumida, se traduz na falta de chips, abalou vários segmentos da economia — desde o setor da eletrônica de consumo até o automobilístico ou dos eletrodomésticos —, fazendo com que grandes empresas fossem obrigadas a parar sua produção. Para compreender melhor o que aconteceu e suas causas, convém analisar detalhadamente o que são os semicondutores e como são produzidos.
Imagine que, de repente, já não fosse possível fabricar smartphones? Como isso afetaria uma sociedade cada vez mais dependente desses aparelhos? Mesmo que pareça uma hipótese própria de um romance distópico, é algo que pode ocorrer se não puderem fabricar mais microchips. Por isso, a atual crise dos semicondutores é preocupante, chaves na sua elaboração.
Não estamos falando só de smartphones, mas também de computadores, eletrodomésticos, carros, etc. Estamos cada vez mais rodeados por uma infinidade de aparelhos com microchips incorporados que facilitam nossas vidas. Esses pequenos cérebros eletrônicos montados em materiais semicondutores tornaram-se essenciais para nossa vida cotidiana, assim como para o desenvolvimento da atividade empresarial e industrial.
A CRISE DOS SEMICONDUTORES
Segundo a empresa de consultoria IDC, durante o primeiro trimestre de 2021, as vendas mundiais de computadores registraram um aumento de 55 % em comparação com o mesmo período de 2020. Essa espetacular subida, evidentemente, ocorre devido ao aumento do teletrabalho, das aulas virtuais e do lazer digital provocado pela pandemia. De acordo com as cifras, a demanda por dispositivos eletrônicos em geral já tinha aumentado durante o confinamento de 2020 e, desde então, não parou de crescer.
Contudo, vários setores que dependem dos microchips estão em alta, tal como a produção de placas gráficas para a mineração de certas criptomoedas, por exemplo, o bitcoin. Da mesma forma, muitas indústrias clássicas precisam cada vez mais desses componentes eletrônicos, como a automobilística, para a qual os microchips se tornaram imprescindíveis para fabricar veículos convencionais e elétricos devido à melhoria nos níveis de segurança que permitem.
Tudo isso fez com que as fábricas de semicondutores, fechadas durante o confinamento, funcionassem com limitações, mas após sua reabertura começaram a enfrentar seus próprios problemas de abastecimento, pois foram surpreendidas pelo crescimento da demanda. Resultado: a indústria automobilística, de eletrodomésticos ou da informática, entre outras, foram obrigadas a reduzir suas produções.
Como resposta, a Intel já anunciou que irá investir 20 bilhões de dólares em duas novas fábricas no Arizona (Estados Unidos). Da mesma forma, a China e a União Europeia também manifestaram sua intenção de abrir fábricas para atenuar a escassez de semicondutores. No entanto, esse tipo de instalação, devido à complexidade que envolve a fabricação de microchips, demoram para iniciar suas atividades, o que significa que a crise poderia persistir no curto prazo.
O QUE É UM SEMICONDUTOR
Um semicondutor é todo aquele material que, dependendo das circunstâncias — temperatura, pressão, radiação e campos magnéticos —, pode atuar como condutor, permitindo a passagem de corrente, ou como isolante, impedindo que a mesma passe. Os semicondutores, portanto, se diferenciam dos condutores porque podem executar as duas fonções ao mesmo tempo. Atualmente, o semicondutor mais utilizado é o silício, especialmente na indústria eletrônica e na informática, por ser o mais abundante na natureza e o que se comporta melhor ao ser submetido a altas temperaturas.
TIPOS DE SEMICONDUTORES
Dependendo de sua pureza, os semicondutores são classificados em dois tipos:
- Condução intrínseca: são puros, pois sua estrutura molecular é formada por um único tipo de átomo, tais como o silício, germânio, estanho, selênio ou telúrio.
- Condução extrínseca: são aqueles aos quais são adicionadas impurezas em um processo conhecido como dopagem, cujo objetivo é aumentar a condutividade dos materiais.
Ao dopar um semicondutor intrínseco com impurezas é possível obter dois tipos de semicondutores extrínsecos:
- Tipo P: ao dopar um átomo tetravalente (como o silício) com outro trivalente (como o alumínio, o boro ou o gálio), há três elétrons para quatro ligações covalentes, produzindo um buraco (lacunas ou vacâncias) através do qual ocorre o fluxo de elétrons que propicia a corrente elétrica. Devido à carga positiva do buraco, são conhecidos pela letra P.
- Tipo N: são formados ao dopar um átomo tetravalente (como o silício) com outro pentavalente (como o fósforo, o antimônio ou o arsênio). Ao haver cinco elétrons e quatro ligações covalentes, um elétron com carga negativa, por isso se usa a letra N, fica livre para se deslocar através da rede cristalina, aumentando a condutividade do semicondutor intrínseco.
EXEMPLOS DE SEMICONDUTORES (APLICAÇÕES)
Entre as principais aplicações dos semicondutores cabe destacar:
- Transistores: são dispositivos eletrônicos capazes de modificar um sinal elétrico de saída como resposta a um de entrada, servindo como amplificadores, comutadores, osciladores ou retificadores do mesmo. São habituais em aparelhos de rádio, relógios ou lâmpadas, entre outros.
- Circuitos: também conhecidos como chips ou microchips, são circuitos eletrônicos cujos componentes estão dispostos em uma lâmina de material semicondutor, sendo hoje uma peça essencial em aparelhos como computadores, tablets e celulares etc.
- Diodos: têm várias aplicações, sendo a mais óbvia a conversão de corrente alternada para contínua. Por isso, são utilizados em placas fotovoltaicas uma vez que convertem a energia solar em energia elétrica, assim como os diodos emissores de luz (LED).