IBM cria chips tridimensionais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2002

Processadores tridimensionais

A IBM anunciou o desenvolvimento de uma nova técnica para construção de circuitos integrados tridimensionais.

O novo design deverá aumentar o desempenho, a funcionalidade e a densidade de componentes nesses circuitos.

Hoje os chips são bidimensionais: os transistores estão em um plano e um sistema de multicamadas de fios são utilizados para conectar diferentes partes do chip.

Abrir uma terceira dimensão nos chips cria novas oportunidades para o adensamento dos transistores, na medida que os fios que conectam os diversos transistores poderão ser menores. Com isto aumenta-se a taxa de transferência entre a parte lógica e a memória e facilita-se a integração de diferentes materiais, dispositivos ou sinais.

Por exemplo, pode-se colocar dispositivos elétricos e óticos em diferentes níveis dentro do mesmo chip, além de ser possível a colocação de mais transistores por área.

"Tradicionalmente, diminuindo-se o tamanho dos transistores e o comprimento dos fios, produz-se chips mais poderosos." disse o Dr. John Warlaumont, chefe da pesquisa. "Entretanto, está se tornando cada vez mais difícil obter ganhos de desempenho por meio dessa tradicional técnica escalar porque os transistores estão se aproximando de limitações físicas fundamentais. O desenvolvimento desta nova técnica pela IBM para a construção de circuitos integrados em três dimensões abre novas avenidas para o ganho de desempenho nos chips."

Degradação

Apesar das grandes vantagens potenciais dos chips 3D, esta tecnologia não é ainda adotada como a principal forma de produção de chips principalmente pelas dificuldades encontradas na utilização prática da técnica.

Por exemplo, muitos grupos de pesquisa adotam a abordagem "bottom-up" (de baixo para cima), pela qual cada camada do dispositivo é fabricada seqüencialmente, começando pela camada inferior.

Infelizmente, a qualidade de cada nova camada de silício que cresce ou é depositada no topo da camada anterior é tipicamente pior do que sua antecessora.

Também, muitos dos processos requeridos para a construção dos dispositivos em cada camada subseqüente podem degradar a camada de baixo, tornando este enfoque inadequado para tecnologias de alto desempenho.

Costurando chips

A nova técnica da IBM baseia-se na transferência de camadas inteiras, já contendo circuitos completos. Estes circuitos já funcionais, formados por transistores e várias camadas de fiação, são transferidos de uma pastilha de silício para outra, conectando-se posteriormente a fiação de cada camada.

A chave para a nova tecnologia é a união em nível de pastilha de silício, que junta camadas de circuitos de alto desempenho, camadas estas fabricadas por processos convencionais.

A técnica de transferência de camadas usa apenas processos de baixa temperatura e pequeno stress mecânico, para preservar os sensíveis dispositivos construídos sobre as pastilhas.

A pesquisa demonstrou que dispositivos SOI (Silicon-on-insulator) de 130 nanômetros com os processos proprietários da IBM de metalização de cobre e baixo dielétrico ("low-k"), podem ser eficazmente submetidos à nova técnica.