IBM apresenta chips 3D em pastilhas de 300 mm

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/07/2022

Em vez de calcular o número de transistores por área, os chips 3D passam a contar transistores por volume.
[Imagem: IBM Research]

Rumo aos chips 3D de 2 nm

Em parceria com a japonesa Tokyo Electron, a IBM anunciou a ampliação da tecnologia de fabricação de chips em 3D para pastilhas de 300 mm, algo que nenhum fabricante havia conseguido.

A fabricação dos transistores uns em cima dos outros, também conhecida como "empilhamento de chips", atualmente é empregada apenas em operações de ponta, como na produção de memórias de alta largura de banda.

Com sua ampliação para pastilhas (wafers) de grandes dimensões, contudo, a tecnologia poderá ser usada para outros chips, expandindo o número de transistores por volume - em vez de por área, como a Lei de Moore tem sido tradicionalmente interpretada.

Além disso, a IBM já havia demonstrado sua tecnologia de nanofolhas, que permite fabricar processadores com transistores de 2 nanômetros (nm) em pastilhas de 300 mm. Com isto, pode-se vislumbrar a união das duas tecnologias.

Colocando em perspectiva, processadores de 2 nm, quando virem a ser usados em telefones celulares, poderão quadruplicar a vida útil da bateria, em comparação com os processadores de 7 nm.

Pastilha transportadora de silício

A arquitetura de empilhamento, ou chip 3D, requer conexões verticais entre camadas de silício, chamadas de vias através do silício, ou TSVs (through-silicon vias). São essas conexões minúsculas que permitem que a eletricidade flua entre uma camada e outra, permitindo que cada camada converse com as demais.

O processo envolve afinar a parte de trás da pastilha de silício para revelar e concluir a fabricação dos TSVs necessários para o empilhamento vertical. As camadas que compõem uma pilha de chips são extremamente finas, geralmente com menos de 100 micrômetros de espessura.

Para garantir que essas pastilhas de silício frágeis e flexíveis passem pelo processo de produção, cada uma é anexada ao que é chamado de pastilha transportadora. Na fabricação moderna de chips, essas pastilhas transportadoras geralmente são feitas de vidro, que é temporariamente colado ao silício para garantir que ele possa ser processado sem ser danificado.

Uma vez que a pastilha tenha sido processada, o suporte de vidro é removido do silício usando lasers ultravioleta para soltar o adesivo. Em alguns casos, pode-se usar uma pastilha transportadora de silício, mas isso requer que o processo de liberação empregue uma força mecânica, o que pode introduzir defeitos e perda de rendimento.

A IBM e a TEL criaram um módulo de 300 mm usando um laser infravermelho para soltar o adesivo entre as camadas, e o silício é transparente a essa luz, permitindo que pastilhas de silício comuns sejam usadas como transportadoras, eliminando o risco de defeitos e tornando a tecnologia pronta para ser usada em escala industrial.