La legge di Moore, un'osservazione fatta dall'ex co-fondatore e CEO di Intel Gordon Moore a metà degli anni '60 e rivista a metà degli anni '70, richiede essenzialmente che la densità dei transistor su un die (il numero di transistor per millimetro quadrato) raddoppi ogni due anni. Negli ultimi anni, i produttori di chip hanno dovuto accontentarsi di un aumento inferiore al 100% di questa cifra, sebbene la crescita sia stata significativa. Ad esempio, la densità dei transistor nel nuovo A5 Bionic a 14 nanometri di Apple è di circa 134 milioni, rispetto ai circa 90 milioni dell'A7 Bionic a 13 nm. Questo è il 49% in più.
Per quanto riguarda i tempi, TSMC e Samsung Foundry continua a tenere il passo con Moore, con il primo che inizierà la rischiosa produzione di chip da 3 nm entro la fine dell'anno, seguita dalla produzione di massa nella seconda metà del 2022. Rispetto ai chip a 5 nm, il chip a 3 nm di TSMC è più attraente. Le prestazioni dovrebbero aumentare del 10-15% o il consumo energetico del 25-35%.
L'Università del Sussex nel Regno Unito ha scoperto un modo per conferire proprietà ai transistor ai nanomateriali. Un nanomateriale è un materiale la cui dimensione è compresa tra 1 e 100 nm. Il materiale effettivamente utilizzato dall'università è il grafene, definito come "uno strato di atomi di carbonio dello spessore di un atomo disposti in un reticolo esagonale". Piegando uno strato di grafene, simile alla carta degli origami, il materiale acquisisce le proprietà di alcuni componenti elettrici utilizzati nei microcircuiti. Questa scoperta potrebbe rendere possibile la produzione di piccoli microchip che consentirebbero di realizzare telefoni più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico. La dimensione dei microchip che potrebbero essere creati dai nanomateriali sarebbe così piccola che ci sarebbe più spazio all'interno del dispositivo per ospitare chip aggiuntivi.
Il grafene è probabilmente il nanomateriale più adatto per questo tipo di componenti grazie alle sue proprietà conduttive. Alcuni alimentatori utilizzano batterie composite in grafene per ridurre i tempi di ricarica. Con il grafene, le batterie agli ioni di litio possono essere caricate fino a cinque volte più velocemente, in modo che una batteria agli ioni di litio che impiega un'ora per caricarsi possa essere ricaricata in soli 12 minuti. Il nanomateriale è anche 200 volte più resistente dell'acciaio e sei volte più leggero.
In definitiva, il grafene può essere utilizzato per produrre altri materiali presenti negli smartphone, il che dovrebbe ridurre il peso dei telefoni che utilizzano questo materiale. Alcuni anni fa, una società di ricerca coreana è riuscita a creare un display OLED utilizzando il grafene e il mese scorso Appear Inc ha annunciato che rilascerà un telefono 5G con batteria al grafene, il primo telefono con tale componente e lo smartphone 5G più leggero. Il telefono dovrebbe essere rilasciato il mese prossimo, prodotto da Foxconn, e dovrebbe vendere 1 milione di unità nei primi sei mesi. Il dispositivo utilizzerà una nuova tecnologia impermeabile innovativa. Appear è noto per il suo Power Bank Graphene Super 20, che si ricarica in 20 minuti utilizzando la tecnologia della batteria Fast Charge dell'azienda.
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