Nuova tecnica per ridurre la dissipazione del calore nei chip impilati
Le richieste di funzionalità avanzate in pacchetti più piccoli a prezzi più bassi hanno promosso la miniaturizzazione nel settore della microelettronica. Un’ulteriore miniaturizzazione richiederà un cambiamento radicale nella progettazione, ma la collocazione di singole piastrine di semiconduttori una sopra l’altra necessita di tecniche di giunzione affidabili per il loro collegamento elettrico. L’integrazione richiede la riduzione della resistenza termica per consentire una maggiore densità di interconnessione e l’affidabilità del dispositivo durante il carico termomeccanico. La mancanza di una simile tecnologia, e il fatto che questa mancanza rappresenta un ostacolo a un’ulteriore miniaturizzazione, ha spronato gli scienziati a lanciare il progetto HYPERCONNECT (Functional joining of dissimilar materials using directed self-assembly of nanoparticles by capillary-bridging), finanziato dall’UE. HYPERCONNECT ha sviluppato un processo sequenziale pionieristico per la formazione delle giunzioni. Proprio come la sabbia che ha bisogno di essere bagnata per mantenere stabile la costruzione del castello, anche dei piccoli ponti capillari di acqua possono tenere assieme i chip impilati. Questo approccio prevedere l’iniezione di nanoparticelle in un letto fluidizzato di strutture con dimensioni su scala micrometrica per creare percorsi termicamente conduttivi da un chip all’altro. L’evaporazione del fluido che contiene queste minuscole nanoparticelle determina il raggruppamento delle nanoparticelle sulle zone di contatto tra le particelle più grandi. Questi colli risultanti tra le sfere con dimensioni in scala micrometrica formati dalla creazione di ponti capillari consentono di dissipare in modo più efficiente il calore nei chip impilati in 3D. L’aggiunta di una miscela di liquido e nanoparticelle per formare dei colli che facilitano il trasporto del calore può essere utilizzata per impilare centinaia di chip uno sull’altro. Questo riduce le dimensioni e il consumo di energia del pacchetto, migliorando allo stesso tempo notevolmente la larghezza di banda. HYPERCONNECT ha fornito una tecnologia di giunzione multimateriale superiore, con un aumento di 10 volte della conducibilità termica e un’affidabilità 5 volte maggiore. Essa consente nuove architetture di chip impilati in 3D, aprendo la strada alla miniaturizzazione continua e ponendo l’UE al primo posto in una gara importante dal punto di vista economico.
Parole chiave
Dissipazione calore, chip impilati 3D, tecnologia giunzione, HYPERCONNECT, creazione ponti capillari, materiali avanzati e nanotecnologia (NMP)
