“Mentre i carichi di lavoro dell’intelligenza artificiale crescono e le dimensioni dei pacchetti si espandono, il settore si trova ad affrontare vincoli meccanici molto reali che incidono sulla traiettoria del calcolo ad alte prestazioni”, afferma Deepak Kulkarni, partner senior della società di progettazione di chip Advanced Micro Devices (AMD). “Uno dei più basilari è la deformazione.”
È qui che entra in gioco il vetro. Può gestire il calore extra meglio dei substrati esistenti e consentirà agli ingegneri di restringere i pacchetti di chip, rendendoli più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico. “Ciò sblocca la possibilità di ridimensionare l’ingombro del pacco senza colpire alcun muro meccanico”, afferma Kulkarni.
Dietro il cambiamento si sta sviluppando uno slancio. Absolix ha completato la costruzione di uno stabilimento negli Stati Uniti dedicato alla produzione di substrati di vetro per chip avanzati e prevede di iniziare la produzione commerciale quest’anno. Il produttore americano di semiconduttori Intel sta lavorando per incorporare il vetro nei suoi pacchetti di chip di prossima generazione, e la sua ricerca ha ispirato anche altre aziende nella catena di fornitura del packaging di chip a investire in esso. Le aziende sudcoreane e cinesi sono tra le prime ad adottarlo. “Storicamente, questo non è il primo tentativo di adottare il vetro negli imballaggi dei semiconduttori”, afferma Bilal Hachemi, analista tecnologico e di mercato senior presso la società di ricerche di mercato Yole Group. “Ma questa volta, l’ecosistema è più solido e completo; la necessità di (tecnologia) basata sul vetro è più acuta.”
delicato ma forte
L’imballaggio dei chip si basa su substrati organici come la resina epossidica rinforzata con fibra di vetro sin dagli anni ’90, afferma Rahul Manepalli, vicepresidente del packaging avanzato presso Intel. Ma le complessità elettrochimiche limitano la distanza con cui i progettisti possono posizionare i fori per creare connessioni di segnale e di alimentazione rivestite in rame tra i chip e il resto del sistema. I progettisti di chip devono anche tenere conto del ritiro e della deformazione imprevedibili subiti dai substrati organici quando i chip vengono riscaldati e raffreddati. “Circa dieci anni fa ci siamo resi conto che avremmo avuto alcune limitazioni con i substrati organici”, afferma Manepalli.
Intel Corporation
Il vetro può aiutare a superare molte di queste limitazioni. Manepalli afferma che la sua stabilità termica potrebbe consentire agli ingegneri di realizzare 10 volte più connessioni per millimetro rispetto ai substrati organici. Con connessioni più dense, i progettisti Intel possono fare cose 50% in più Il posizionamento dei chip di silicio nella stessa area del package migliora l’efficienza computazionale. Le connessioni più fitte consentono inoltre un instradamento più efficiente dei fili di rame che forniscono energia al chip. Inoltre, il fatto che il vetro dissipi il calore in modo più efficiente consente di progettare chip in grado di ridurre il consumo energetico complessivo.
“I vantaggi dei substrati con nucleo in vetro sono innegabili”, afferma Manepalli. “È chiaro che i vantaggi spingeranno il settore a farlo il più presto possibile, e noi vogliamo essere tra i primi a farlo”.
