211service.com
Bedrijven steken de koppen bij elkaar om chips te maken die opstapelen
IBM gaat samenwerken met materiaalfabrikant 3M om de benodigde mortel te ontwikkelen om veel complexere driedimensionale computerchips te bouwen. De bedrijven maakten deze week bekend microchips te gaan ontwikkelen die bestaan uit 100 op elkaar gestapelde chiplagen. Door chips op deze manier te stapelen, kan allerlei elektronica sneller en energiezuiniger worden.
Driedimensionale chips hebben al hun weg gevonden naar een aantal nichetoepassingen, maar ze zijn duur om te maken en kunnen slechts een tiental lagen hoog worden gestapeld voordat ze oververhit raken.
Driedimensionale chips kunnen efficiënter met data omgaan omdat data minder afstand hoeft af te leggen om een ander onderdeel te bereiken. Gestapelde chips met verbindingen die er verticaal doorheen lopen, zoals pijpen in een wolkenkrabber, zouden in staat moeten zijn om meer gegevens sneller te verwerken en met een lager stroomverbruik.
Eby Friedman , een professor in elektrotechniek en computertechniek aan de Universiteit van Rochester die bij geen van beide bedrijven betrokken is, zegt dat vanwege problemen met warmtebeheer de huidige driedimensionale chips maximaal een half dozijn lagen hebben, zelfs in onderzoekslaboratoria. Deze chips verbruiken veel stroom, heel dicht bij elkaar, en thermische effecten zullen dominant worden, zegt hij.
Wat nodig is, is een materiaal dat tussen elke laag zit - mortel die 3M hoopt te maken - om ze aan elkaar te lijmen, maar ook om de warmte snel van de chips af te leiden. We hebben een materiaal nodig dat mechanische belasting absorbeert, de warmte zeer snel afvoert en fantastisch elektrisch isoleert, zodat je geen shorts krijgt, zegt Bernard Meyerson, vice-president van IBM Research.
Ming Cheng, technisch directeur van de afdeling elektronische materialen van 3M, zegt dat het bedrijf ernaar zal streven een dergelijk materiaal te vinden door zijn bestaande groep van zelfklevende en elektronische materialen uit te breiden door een combinatie van computersimulatie en proefondervindelijk werk in het laboratorium.
Nieuwe chipontwerpen, waar IBM aan werkt als onderdeel van de samenwerking, zijn ook de sleutel tot het laten werken van driedimensionale chips. Friedman zegt dat warmteproblemen deels zijn gebleven omdat chipmakers het maken van driedimensionale chips voor het grootste deel als een verpakkingsprobleem beschouwen, niet als een chipontwerpprobleem. Je moet het ontwerp van de chips zelf veranderen om koellichamen en andere functies te krijgen - we moeten primair nadenken over warmteproductie, niet alleen over ontwerpen voor prestaties, zegt hij.
De driedimensionale stapels zullen worden gebouwd op een basis van een relatief conventionele chip, bedekt met chips die zijn uitgedund tot de helft van hun normale grootte, zodat de hele structuur niet te dik wordt, zegt Meyerson van IBM. Een grote ontwerpuitdaging voor IBM, zegt hij, is het bedenken van een manier om deze stapels niet chip voor chip, maar wafer voor wafer te maken. Productie op deze schaal is de enige manier om driedimensionale chips van een nicheproduct naar een commercieel product te brengen. Ik denk dat IBM de eerste zal zijn die commerciële producten met een hoog volume op de markt zal brengen, voorspelt Friedman.