As bolachas retangulares estão entrando na indústria de semicondutores. Esta notícia poderia ser reduzida a uma mera anedota se o promotor desta ideia não fosse a TMSC, a maior fabricante de circuitos integrados do planeta. No momento, trata-se apenas de uma proposta, mas, sim, trata-se de uma iniciativa que se sustenta sobre argumentos técnicos muito sólidos. E o ponto de partida é o novo pacote avançado CoWoS (Chip-on-Ólafer-on-Substrate).
Esta tecnologia de empacotamento foi projetada pela TSMC principalmente para resolver as necessidades das GPUs para Inteligência artificial (IA), que geralmente são constituídas por vários chiplets. Um chiplet nada mais é do que um circuito integrado que aglutina uma parte da lógica de um SoC ou GPU. E é quadrado ou retangular. Como é lógico, o ideal é que o substrato que garante a estabilidade estrutural do SoC também seja retangular.
Wafers 510 x 515 mm
O nome que recebe habitualmente uma bolacha quando ainda não foi submetida aos processos litográficos necessários para transferir o padrão que contém a lógica dos chips é substrato. Este componente é o verdadeiro ponto de partida da fabricação de semicondutores e, como mencionei algumas linhas acima, os substratos retangulares permitem otimizar a distribuição dos chiplets. Esta é a razão pela qual sua tecnologia de embalagem avançada CoWoS os utiliza.
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A superfície das bolachas de 510 x 515 mm é 3,7 vezes maior que a das bolachas circulares de 300 mm
Este mesmo processo lógico é o que finalmente levou os técnicos desta empresa a considerar que benefícios obteriam se substituíssem as bolachas circulares com um diâmetro de 300 mm habituais por bolachas retangulares de 510 x 515 mm.
O mais óbvio é que a superfície de material utilizável é 3,7 vezes maior, por isso é possível fabricar muito mais chips em cada uma das bolachas. Além disso, os circuitos integrados alojados na borda da bolacha não ficariam inutilizáveis, algo que acontece habitualmente nas bolachas circulares, pelo que o aproveitamento do espaço disponível seria máximo.
Tudo o que vimos até agora sobre wafers retangulares pinta muito bem, mas colocá-lo em prática é muito complicado. E é porque boa parte dos equipamentos de litografia atualmente envolvidos na fabricação de semicondutores não serviria. Pelo menos não como são agora. Muitos de seus componentes, como, por exemplo, os elementos ópticos que transferem a luz VEE com um comprimento de onda de 13,5 nm da fonte que se encarrega de sua emissão para a máscara que contém o padrão geométrico que é necessário plasmar na bolacha de silício, teriam que ser redesenhados.
Atualmente, a TSMC usa as bolachas circulares usuais de 300 mm em seu processo avançado de embalagem CoWoS, mas sua ideia é substituí-las pelas bolachas retangulares. O problema, como acabamos de ver, é que muitos dos equipamentos e processos envolvidos na fabricação dos circuitos integrados devem ser modificados de uma forma mais ou menos profunda, de modo que provavelmente as bolachas retangulares não começarão a ser utilizadas até dentro de pelo menos cinco anos. Pode até ser que um prazo de uma década seja mais realista. Vamos ver.