Ученые из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) разработали технологию, позволяющую стабильно складывать друг на друга более 10 ультратонких полупроводниковых чипов толщиной в одну пятую человеческого волоса. Статья опубликована в журнале Results in Engineering.
Современные сервисы искусственного интеллекта, такие как ChatGPT, генераторы изображений и автопилоты, требуют огромных скоростей обработки данных. Поскольку электронные устройства становятся все тоньше, производительность чипов повышается не за счет их расширения в стороны, а путем вертикального наслаивания — словно строительство небоскребов в условиях дефицита городской земли.
Ключевая технология, определяющая мощность ИИ-ускорителей, называется памятью с высокой пропускной способностью (HBM). Главная сложность ее создания кроется в хрупкости самих элементов. Когда толщина кристалла падает ниже нескольких десятков микрометров, он становится подвержен изгибам, деформации и разрушению. Если картон складывать легко, то стопка тончайшей рисовой бумаги неминуемо сомнется.
Преодоление технологических барьеров
Традиционные методы упаковки чипов страдают от множества проблем: флип-чип монтаж требует сверхточного пневматического контроля, а процессы шлифовки часто приводят к механическим повреждениям компонентов. Чтобы обойти эти ограничения, команда использовала технологию трансферной печати в сочетании с формированием металлических соединений (in-situ bonding) прямо в процессе переноса.
Этот комплексный подход позволил выполнить перенос кристалла, его точное размещение и электрическое соединение за один технологический этап. Для проверки метода исследователи изготовили кремниевые чипы толщиной всего 14 микрометров с вертикальными путями для электрических сигналов и успешно сложили их в стек из более 10 слоев при низких температуре и давлении.
Даже после многократного наслаивания ошибки выравнивания остались минимальными, а деформация была подавлена. Достигнутая плотность интеграции оказалась примерно в четыре раза выше, чем у современных коммерческих 12-слойных структур HBM. Ожидается, что коммерциализация этого процесса станет важнейшим шагом на пути к созданию высокопроизводительных ИИ-полупроводников нового поколения.
Ранее физики разработали квантовый чип, который работает при комнатной температуре.