Transistor como chave: da válvula ao inversor CMOS

Transistor como chave: da válvula ao inversor CMOS

Em dezembro de 1947, no laboratório Bell, em Nova Jersey, três físicos montaram um dispositivo com dois contatos de ouro encostados num pedaço de germânio. Um dos contatos controlava a corrente que passava pelo outro, e o sinal saía amplificado. Não era bonito, e ninguém o chamaria de computador. Mas era o primeiro amplificador de estado sólido que funcionava, sem filamento aquecido e sem vidro. Antes dele, quase toda eletrônica dependia de válvulas: tubos de vidro com um filamento que esquentava, emitia elétrons e precisava de um tempo para aquecer. Uma máquina com milhares dessas válvulas esquentava o ambiente, e cada válvula queimada parava o conjunto até alguém descobrir qual era. O transistor fez a mesma função de controle sem nada disso, e a partir daí a pergunta mudou de “como fazer uma válvula menor” para “quantos desses cabem numa pastilha”.

Esta aula responde a essa pergunta em três etapas. Primeiro explica o que é um transistor quando o usamos como chave, com a diferença entre condutor, isolante e semicondutor. Depois mostra como dois tipos de transistor se combinam num inversor e numa porta NAND, que são os blocos de qualquer circuito digital moderno. Por fim, explica por que esse arranjo gasta energia principalmente quando muda de estado, o que os números de fabricação significam e por que a lei de Moore é o pano de fundo de tudo isso. A aula não repete o que Álgebra booleana e portas lógicas já mostrou sobre as tabelas-verdade, e não entra nos limites de desempenho de uma CPU, que ficam em CPU.

Mapa da aula

1. O que é um transistor como chave

Pense numa torneira de cozinha com alavanca. Você põe a mão na alavanca e a água passa ou para. O que a torneira faz é deixar um fluxo ser controlado por uma ação pequena. O transistor usado como chave faz algo parecido com a corrente elétrica, com uma diferença importante: a alavanca não precisa de força física. Quem controla a chave é uma tensão, isto é, uma diferença de potencial elétrico, e o controle quase não gasta corrente. A tensão aplicada num terminal, chamado porta, decide se o caminho entre os outros dois terminais conduz ou não.

A analogia tem limite. Numa torneira, a alavanca se mexe com o peso da mão, e a água escorre mesmo quando você força um pouco. Um transistor não tem partes móveis, e a tensão na porta só fecha ou abre o caminho dentro de uma faixa bem definida. Entre dois estados, o transistor passa por uma região de transição, e é nela que a energia se perde, como veremos na seção 5.

Para entender por que um componente desses funciona, precisamos de três categorias de material. Um condutor deixa a corrente passar com facilidade, como o cobre de um fio. Um isolante quase não deixa, como o plástico que envolve o fio. Um semicondutor fica no meio, e a sua condução pode ser alterada: aplicando tensão, ou adicionando impurezas controladas, aumentamos ou diminuímos o número de portadores de carga disponíveis. O silício é o semicondutor usado na maior parte dos chips. Sem a possibilidade de alterar a condução com precisão, não existiria chave eletrônica, e um pedaço de silício puro seria apenas um isolante ruim.

O transistor de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor, o MOSFET, é o tipo que domina os chips atuais. O nome é longo, e a sigla é a que aparece em datasheets. Ele tem três terminais que nos interessam para a chave: a porta, a fonte e o dreno. Entre fonte e dreno existe um canal de material semicondutor. A porta fica separada desse canal por uma camada isolante muito fina. A tensão na porta cria, ou desfaz, um canal condutor entre fonte e dreno. Quando o canal existe, a corrente passa. Quando não existe, o caminho está cortado.

Também vale uma analogia com a chave de trem. O maquinista não desce para trocar o trilho: um mecanismo, acionado de longe, muda o desvio, e o trem segue pelo ramal certo. A chave de trem reúne o que o transistor faz, que é mudar um caminho por um comando remoto e pequeno. O limite está na velocidade e no mecanismo. A chave de trem tem peças que se movem, e um transistor não tem nenhuma, então a troca dele acontece na escala de bilhões por segundo, algo que nenhum desvio ferroviário faria.

2. Para que serve

Antes do transistor, o controle elétrico de corrente era feito com válvulas. Uma válvula triodo tinha um filamento que aquecia, uma grade que controlava o fluxo de elétrons e uma placa que recolhia a corrente. O princípio era o mesmo que o da chave que estamos estudando, mas a construção era cara e frágil. O filamento consumia energia só para existir, esquentava o ambiente, queimava com o tempo e precisava de um tempo de aquecimento antes de funcionar.

A figura abaixo compara as duas peças lado a lado, mostrando o papel de cada terminal. O ponto a observar é que a válvula e o transistor exercem a mesma função de controle, com peças diferentes.

A figura mostra a grade e a porta exercendo o mesmo papel de controle: a tensão nesse terminal decide quanta corrente atravessa o componente. A diferença está nas duas colunas da esquerda. No tubo, o elétron sai de um filamento aquecido e viaja pelo vácuo. No transistor, o portador de carga já está no semicondutor, e a porta só altera o caminho disponível. Isso dispensa aquecimento e vácuo, e permite que o componente seja minúsculo. Uma válvula tem, em geral, o tamanho de um dedo. Um transistor de chip tem canal com dimensões de frações de micrômetro, enquanto uma válvula é um tubo de vidro com filamento, grade e placa montados à mão. A miniaturização não é um detalhe de conveniência: é o que torna possível colocar bilhões de chaves numa mesma pastilha.

Os números de fabricação dos chips mostram essa escala, e a seção 5 volta a eles. Por enquanto, o que importa é o motivo do transistor existir: ele substitui uma peça cara, quente e grande por uma peça controlada por tensão e feita de material sólido.

3. Exemplos em contextos diferentes

A mesma ideia de chave controlada por tensão aparece em lugares que não têm nada a ver uns com os outros. Três casos mostram o padrão.

O primeiro é um interruptor de lâmpada com controle elétrico. Num sistema automático, um sensor de presença envia uma tensão baixa a um transistor, e o transistor liga uma lâmpada que consome muito mais corrente. O sensor não precisa ter força para ligar a lâmpada, só precisa fornecer a tensão de controle. Esse é o uso de potência: uma entrada pequena decide uma saída grande.

O segundo é a memória de um chip. Cada célula de uma memória de acesso aleatório usa poucos transistores para guardar um bit, e a leitura e a escrita são feitas abrindo ou fechando chaves de acesso. O transistor aqui não amplifica nada. Ele apenas liga o bit ao fio de leitura quando o endereço é o correto.

O terceiro é a lógica de uma porta. Dentro de um processador, milhões de transistores são combinados para produzir AND, OR e NOT, que são as operações de Álgebra booleana e portas lógicas. A chave é a mesma. O que muda é a ligação entre as chaves, e é disso que trata a seção 4.

Os três casos usam a mesma propriedade, mas o que importa para o leitor é o papel: em cada um, a chave decide se um caminho existe. Quando a chave é um transistor, esse caminho se abre e se fecha por tensão, sem contato mecânico.

4. Como funciona

O MOSFET por dentro

Um MOSFET tem quatro terminais no encapsulamento, mas para uso como chave o quarto, chamado corpo ou substrato, costuma estar ligado a um ponto fixo e pode ser ignorado nesta aula. Os três que importam são a porta, a fonte e o dreno. A fonte é de onde vêm os portadores de carga, e o dreno é para onde eles vão. No caso do NMOS, esses portadores são elétrons. No caso do PMOS, são lacunas, que se comportam como cargas positivas.

Quando a tensão na porta é suficientemente alta, em relação à fonte, forma-se um canal condutor entre fonte e dreno. Essa tensão mínima é chamada de tensão de limiar, e é a forma técnica de dizer “acima desse valor, a chave fecha”. Abaixo do limiar, quase nenhuma corrente passa. O valor do limiar depende do processo de fabricação e não é um número fixo que se possa citar sem datasheet. O importante para o raciocínio é que existe um limiar, e que o transistor se comporta como chave porque tem dois estados bem separados.

Existem dois tipos complementares. O NMOS conduz quando a porta está em nível alto, relativo à fonte, e corta quando está em nível baixo. O PMOS faz o oposto: conduz quando a porta está em nível baixo, e corta quando está alta. Essa complementaridade é o que torna o CMOS possível, como veremos a seguir.

Na figura abaixo, o ArchFlow não tem um elemento de MOSFET, então o NMOS aparece como um interruptor com estado, com a porta anotada no texto da figura. Esse é um atalho de desenho: o interruptor representa o canal, e a anotação lembra que quem controla é a porta.

Com a porta em 0 V, o NMOS está cortado. O caminho entre a lâmpada e o terra está aberto, então a corrente não circula e a lâmpada fica apagada. O circuito tem a fonte de 5 V (VDD, a alimentação positiva) e o terra (GND, a referência de tensão zero). A figura mostra o ponto mais simples do dispositivo: sem tensão na porta, não há caminho.

Quando a porta sobe para 5 V, o canal se forma e o caminho fecha. A figura seguinte mostra o mesmo circuito nesse estado.

A diferença entre as duas figuras é apenas a tensão na porta, e isso já basta para mudar o comportamento do circuito inteiro. As setas animadas da figura mostram o caminho que a corrente passa a ocupar quando o canal existe. A lâmpada acende porque agora há corrente atravessando o filamento dela, e não porque alguém tocou em alguma chave.

Do transistor ao inversor CMOS

Um único NMOS já é chave, mas não é suficiente para um computador. Para construir lógica, precisamos de um circuito que produza o oposto de uma entrada, e o inversor é o mais simples. A técnica que faz isso com eficiência se chama CMOS, sigla de complementary MOS, que é o uso de NMOS e PMOS em pares complementares.

No inversor CMOS, o PMOS fica entre a alimentação VDD e a saída. O NMOS fica entre a saída e o terra. As duas portas estão ligadas à mesma entrada. A figura abaixo mostra o caso em que a entrada está em 0 V.

Com a entrada em 0 V, o PMOS conduz, porque a porta está baixa em relação à fonte dele, e o NMOS corta, porque a porta está baixa. O caminho que se fecha é o de cima, que liga a saída ao VDD. O voltímetro na saída lê 5 V. Note que não há caminho para o terra, então a saída fica alta sem consumo de corrente permanente. Esse detalhe é a razão de o CMOS economizar energia, e volta na seção 5.

A figura seguinte mostra o outro estado do mesmo inversor.

Agora a entrada está em 5 V. O PMOS corta, porque a porta está alta, e o NMOS conduz, ligando a saída ao terra. O voltímetro lê 0 V. A entrada e a saída estão sempre em estados opostos, e por isso o circuito é um inversor. Note também que, em cada estado, um dos dois transistores está cortado, e a corrente só circula durante a troca entre os dois.

Da porta inversora à NAND

O inversor tem uma entrada e uma saída. Quando temos duas entradas, o arranjo muda, e o padrão CMOS se torna visível. Uma porta NAND, que devolve o negado do AND, tem dois PMOS ligados em paralelo entre VDD e a saída, e dois NMOS ligados em série entre a saída e o terra. A lógica da estrutura é direta: o caminho para o VDD existe se qualquer entrada estiver em 0, e o caminho para o terra existe só se as duas entradas estiverem em 1. Esse arranjo, em paralelo em cima e em série embaixo, é a regra geral de qualquer porta CMOS.

A figura abaixo mostra o caso em que as duas entradas são 1, que é o único em que a saída cai para 0.

Com A = 1 e B = 1, os dois PMOS cortam, e não há caminho para o VDD. Os dois NMOS conduzem, e a saída fica ligada ao terra, em 0 V. A figura mostra só um dos quatro casos. A tabela abaixo cobre os quatro, seguindo a mesma regra.

A tabela é a mesma que a porta NAND tem na álgebra booleana, e não a repetimos aqui além da coluna da saída. O que a tabela acrescenta é a explicação física: em cada linha, exatamente um dos dois caminhos (para VDD ou para o terra) fica aberto. Nunca os dois ao mesmo tempo, em regime permanente. Essa propriedade é a que torna o CMOS eficiente, e é o tema da seção seguinte.

5. Energia, fabricação e lei de Moore

Por que o CMOS gasta energia só ao trocar

No inversor, em regime permanente, sempre há um caminho aberto para o VDD ou para o terra, mas nunca os dois. Se houvesse os dois, teríamos um curto direto entre alimentação e terra, e a corrente seria alta enquanto o circuito estivesse nesse estado. É essa a razão de o CMOS ser a tecnologia dominante: em repouso, ele consome muito pouco.

A energia aparece em três situações. A primeira é a corrente de curto na transição. Quando a entrada muda, há um instante em que o PMOS ainda não cortou e o NMOS já começou a conduzir, ou o contrário. Nesse instante estreito, os dois conduzem e há um caminho direto entre VDD e terra. A figura abaixo mostra essa corrente como uma curva em forma de pico. A forma e os valores são ilustrativos e foram desenhados à mão para mostrar o fenômeno, não foram medidos em nenhum chip.

O pico é ilustrativo, e a figura mostra apenas a ideia: a corrente de curto dura pouco, mas existe em cada troca. Ela é uma parcela da energia do chip, e a outra parcela, em geral a principal, vem de carregar e descarregar capacitâncias.

A segunda situação é a capacitância da porta e da ligação. Cada fio e cada porta de transistor funcionam como um pequeno capacitor, que guarda carga. Para mudar a saída de 0 para 5 V, é preciso carregar essa capacitância, e para voltar, é preciso descarregá-la. Cada troca movimenta uma carga, e essa carga corresponde a energia gasta. A potência dinâmica, que é a energia gasta por segundo nessas trocas, segue a fórmula P = C·V²·f, em que C é a capacitância, V a tensão de alimentação e f a frequência de comutação. A fórmula vale para um nó que troca de estado uma vez por ciclo; o fator de atividade, que mede a fração de ciclos com troca real, é deixado de fora aqui.

A fórmula tem duas consequências práticas. A potência cresce com o quadrado da tensão, então reduzir a alimentação de 1,0 V para 0,8 V corta a potência dinâmica a 64% do valor original, sem mudar a frequência. E cresce linearmente com a frequência, então dobrar o clock dobra a potência. A figura abaixo mostra essas duas relações para uma capacitância fixa de 1 nF. Os valores são de exemplo, e a curva foi calculada diretamente pela fórmula, não medida em um chip.

A figura mostra que as três retas partem da origem, porque sem troca não há potência dinâmica. A inclinação de cada uma depende de V². A reta de 0,8 V fica bem abaixo da de 1,0 V, e a de 1,2 V fica acima, na proporção de 1,44 para 1. Essa é a razão de os projetistas reduzirem a tensão sempre que o processo permite: a economia vem do quadrado, e não só de uma redução proporcional.

A terceira situação é a corrente de fuga. Mesmo com o transistor cortado, uma pequena corrente escapa pelo canal, por efeitos quânticos e de isolamento da porta. A fuga existia pouco quando os transistores eram grandes e cresce quando a camada isolante e o canal ficam muito finos. Por isso, em nós de fabricação muito pequenos, a fuga virou parcela importante do consumo em repouso, e não apenas detalhe. Esta aula não mede a fuga de nenhum chip, então o assunto fica qualitativo.

O que significa fabricar em 5 nm

Um chip é anunciado com o nome de um nó de fabricação, como “5 nm”, “4 nm” ou “Intel 4”. Um leitor que ouve isso imagina um transistor com 5 nanômetros de comprimento. Essa leitura é a mais comum e está errada. O nome é um rótulo comercial de geração, que identifica uma etapa de processo, e não uma medida física direta de nenhuma peça do transistor.

A página da Wikipédia sobre o processo de 5 nm diz que o número não indica nenhuma característica física do transistor com essa medida, e que ele se afastou das dimensões reais por volta de 2011, a partir de decisões da Intel. A WikiChip descreve o mesmo ponto: o nome é uma marca de geração, sem correspondência geométrica direta. Por isso o nome não serve para comparar fabricantes: é preciso olhar os números de densidade e de dimensão, que a WikiChip apresenta como estimativas com faixa ampla.

Para não cair na armadilha, a regra é: o número do nó é uma etiqueta de geração, e para comparar dois processos é preciso olhar a densidade de transistores, o passo da porta e outros parâmetros divulgados. Mesmo assim, a densidade publicada pelos fabricantes nem sempre é comparável, porque cada um mede a área de célula de um jeito.

A figura abaixo mostra uma linha do tempo de nomes de nós, com os dados que conseguimos confirmar. Onde a data não foi confirmada, a caixa aparece tracejada.

A figura lista só o que a revisão confirmou. O Intel 4004, de 1971, tem 2.300 transistores segundo a própria Intel. O N5 da TSMC entrou em produção em massa em 2020, e o M1 da Apple foi o primeiro chip de computador nesse nó, com 16 bilhões de transistores. O N4 entrou em produção em 2022, e o Intel 4 em 2023. As datas do N7 e do N3 não foram conferidas, então a figura as deixa como incógnita. A linha do tempo não mostra densidade por ano: os números disponíveis para isso não são comparáveis entre si, e a aula prefere omiti-los a inventar uma série.

Três termos da indústria aparecem quando se fala de nós recentes, e vale defini-los agora, mesmo que a aula não os detalhe. FinFET é o transistor em que o canal sobe como uma aleta e a porta a envolve em três lados, o que dá mais controle sobre o canal. GAA, de gate-all-around, é a evolução em que a porta envolve o canal por completo, por exemplo em nanofolhas. EUV, de litografia de ultravioleta extremo, é a técnica que grava os padrões do chip com uma luz de comprimento de onda muito curto. Os três são nomes de tecnologia de alto nível, e não foram verificados em fonte nesta revisão.

A lei de Moore como pano de fundo

Em 1965, Gordon Moore publicou na revista Electronics uma observação: o número de componentes por circuito integrado vinha dobrando a cada ano, e ele projetou que a tendência continuaria por cerca de uma década. Em 1975, Moore revisou a previsão para dobrar a cada dois anos. Essa é a lei de Moore, que na prática virou uma meta da indústria, um calendário que as empresas se obrigam a cumprir.

A lei de Moore é o pano de fundo desta trilha porque explica por que o transistor importa como peça, e não só como ideia. Cada nó novo é uma tentativa de colocar mais chaves por área, com menor tensão e menor consumo por chave. A aula sobre CPU mostra o que essa miniaturização permitiu e onde os limites de calor e de frequência começaram a pesar. Aqui, a lei fica como contexto: a fonte de toda a escala é a chave que liga e desliga por tensão, e a energia gasta é o preço de cada troca.

6. Erros comuns e boas práticas

O primeiro erro é achar que um transistor “passa” corrente como uma válvula passa um fluxo contínuo. Um MOSFET usado como chave tem dois estados bem separados, e quase todo o estudo do CMOS é sobre o que acontece entre eles. Quem imagina o transistor como um cano com regulador perde a noção de que a energia está na troca, e não na manutenção do estado.

O segundo erro é tomar “5 nm” como um tamanho. Todo mundo confunde nome de nó com medida uma vez, e quem diz que nunca fez isso ainda não leu a documentação de um fabricante com atenção. A boa prática é tratar o número como geração e procurar a densidade ou o passo da porta antes de comparar processos.

O terceiro erro é achar que o CMOS não gasta energia. Ele gasta pouco em repouso, mas gasta cada vez que um nó troca de estado, e com a frequência alta essa soma vira consumo grande. A fórmula P = C·V²·f existe para lembrar que tensão e frequência são duas alavancas separadas, e que a tensão pesa mais, porque está ao quadrado.

O quarto erro é tentar desenhar o MOSFET como um interruptor sem ressalvas. O símbolo de chave é útil para raciocinar sobre o caminho, mas esconde a porta, que é quem decide. A boa prática é sempre anotar quem controla a chave, como fazem as figuras desta aula.

O quinto erro é misturar o limiar com a tensão de alimentação. O limiar é o ponto em que o canal se forma, e a alimentação é a tensão máxima do circuito. São grandezas diferentes, e o projeto de um chip depende das duas.

7. Exercícios

1. Um inversor CMOS tem a entrada em 5 V. Qual é a saída, e qual transistor conduz? Resposta: a saída vai a 0 V, e o NMOS conduz, ligando a saída ao terra, enquanto o PMOS corta.

2. Uma capacitância de 2 nF é comutada com tensão de 1,2 V a 500 MHz. Qual é a potência dinâmica pela fórmula P = C·V²·f? Resposta: C = 2 × 10⁻⁹ F, V² = 1,44 V² e f = 5 × 10⁸ Hz. P = 2 × 10⁻⁹ × 1,44 × 5 × 10⁸ = 1,44 W.

3. Na porta NAND, com A = 0 e B = 1, qual é a saída e qual caminho está aberto? Resposta: a saída é 1. O PMOS A conduz e liga a saída ao VDD, e o caminho para o terra fica cortado, porque o NMOS A está cortado.

4. Mantendo a frequência, quanto cai a potência dinâmica ao reduzir a tensão de 1,0 V para 0,8 V? Resposta: cai para 0,64 do valor original, porque (0,8/1,0)² = 0,64, ou seja, uma redução de 36%.

5. Por que o nome “5 nm” não permite concluir que um transistor tem 5 nanômetros? Resposta: porque o nome é uma designação comercial de geração. A própria página da Wikipédia afirma que o termo não indica nenhuma característica física do transistor com essa medida.

Glossário

Transistor: componente que controla uma corrente por meio de uma tensão aplicada num terminal.

Condutor: material que deixa a corrente passar com facilidade, como o cobre.

Isolante: material que quase não deixa a corrente passar, como o plástico de um fio.

Semicondutor: material cuja condução pode ser alterada por tensão ou por impurezas, como o silício.

MOSFET: transistor de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor, com porta, fonte, dreno e canal.

Porta: terminal do MOSFET que controla a formação do canal.

Fonte e dreno: terminais entre os quais a corrente passa quando o canal existe.

Canal: região condutora que se forma entre fonte e dreno quando a tensão na porta é suficiente.

NMOS: MOSFET que conduz com porta em nível alto e corta com porta em nível baixo.

PMOS: MOSFET que conduz com porta em nível baixo e corta com porta em nível alto.

Tensão de limiar: tensão mínima na porta para que o canal se forme.

CMOS: técnica que combina NMOS e PMOS complementares para construir lógica com baixo consumo em repouso.

Inversor: circuito de uma entrada e uma saída que devolve o estado oposto ao da entrada.

NAND: porta cuja saída é o negado do AND das entradas.

VDD e GND: alimentação positiva e referência de tensão zero (terra) de um circuito.

Potência dinâmica: energia gasta por segundo nas trocas de estado, dada por C·V²·f.

Corrente de curto: corrente que passa diretamente entre alimentação e terra durante a troca, quando os dois transistores conduzem ao mesmo tempo.

Corrente de fuga: pequena corrente que atravessa o transistor mesmo quando está cortado.

Nó de fabricação: nome comercial de uma geração de processo, como 5 nm, que não mede uma dimensão física direta.

FinFET: transistor em que o canal tem formato de aleta e a porta o envolve em três lados.

GAA: arquitetura em que a porta envolve o canal por completo.

EUV: litografia de ultravioleta extremo, técnica de gravação de padrões com luz de comprimento de onda muito curto.

Lei de Moore: observação, revisada em 1975, de que o número de componentes por circuito dobra a cada dois anos.

O que não foi confirmado ou medido

As figuras 07 e 08 são ilustrativas. A curva de corrente de curto da figura 07 foi desenhada à mão para mostrar o fenômeno e não representa medição de nenhum chip. A figura 08 foi calculada pela fórmula com C = 1 nF, e os valores de tensão são de exemplo.

Os valores de tensão das figuras 02 a 06 são de ilustração didática. Não foram conferidos em datasheet de família lógica, e a tensão de limiar real depende do processo.

A linha do tempo da figura 09 traz somente os nós confirmados nesta revisão. As datas de produção do N7 e do N3 da TSMC não foram conferidas, e a figura as marca como não confirmadas. A densidade de transistores por ano foi omitida, porque os números disponíveis não são comparáveis e a revisão não conseguiu montar uma série confiável.

O número de 2.300 transistores do 4004 vem do arquivo da Intel. O número de 16 bilhões do M1 vem da nota de imprensa da Apple em português, lida por trecho de busca e não pela página completa.

Não foram verificados em fonte os termos FinFET, GAA e EUV, nem o efeito da fuga em nós pequenos. As definições da seção 5 são de conhecimento geral e devem ser conferidas antes de citadas em trabalho formal.

A data em que o anúncio público do transistor foi feito, em 30 de junho de 1948, aparece em algumas fontes secundárias. Não a conferi numa fonte primária nesta revisão. A data de 16 de dezembro de 1947, do primeiro amplificador, é a que a fonte do Computer History Museum traz.

A fórmula P = C·V²·f é usada sem o fator de atividade. Ela descreve a potência de um nó com uma troca por ciclo, e o consumo real de um chip depende de quantos nós trocam por ciclo.

Nenhum código foi executado nesta aula, então não há saída de programa para citar.

Fontes

Consultadas em 1 de novembro de 2026.

• Apple, nota de imprensa do M1 em português, de 10 de novembro de 2020, com a contagem de 16 bilhões de transistores e o uso do processo de 5 nm: https://www.apple.com/pt/newsroom/2020/11/apple-unleashes-m1/
• Intel, museu, história do Intel 4004, com 2.300 transistores em 1971: https://www.intel.com/content/www/us/en/history/museum-story-of-intel-4004.html
• Wikipédia em inglês, verbete “5 nm process”, com as datas de produção de N5, N4 e Intel 4 e a afirmação de que o número não indica medida física: https://en.wikipedia.org/wiki/5_nm_process
• WikiChip, verbete N5, sobre o nome comercial do nó e a densidade: https://en.wikichip.org/wiki/N5
• Computer History Museum, “1947: Invention of the Point-Contact Transistor”, com a data de 16 de dezembro de 1947: https://www.computerhistory.org/siliconengine/invention-of-the-point-contact-transistor/
• Britannica, verbete “Moore’s law”, sobre a observação de 1965 e a revisão de 1975: https://www.britannica.com/topic/Moores-law

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