Collegare le pile di chip

Le richieste di funzionalità avanzate in pacchetti più piccoli a prezzi più bassi hanno spinto la miniaturizzazione nel settore della microelettronica. Ulteriore miniaturizzazione richiederà un cambiamento radicale nella progettazione, ma la collocazione di stampi di semiconduttori individuali uno sopra l'altro richiede tecniche di giunzione affidabile per collegarli elettricamente. L'integrazione richiede la riduzione della resistenza termica per consentire una maggiore densità di interconnessione e l'affidabilità del dispositivo durante il caricamento termomeccanico.

La mancanza di tale tecnologia e la sua creazione di un blocco per un'ulteriore miniaturizzazione hanno spinto gli scienziati ad avviare il progetto HYPERCONNECT, finanziato dall'UE. HYPERCONNECT sta sviluppando un processo congiunto di formazione sequenziale pionieristico. Le giunzioni composte da nanoparticelle (NP), polimeri e filler vengono formate sequenzialmente applicando prima una sospensione di nanoparticelle e quindi facendo evaporare il solvente. Le nanoparticelle quindi si auto-assembleranno mediante bridging capillare, formando "colli" tra le strutture nelle dimensioni dei micrometri.

Dopo i test di screening, gli scienziati hanno selezionato le nanoparticelle filler in ossido di alluminio (allumina) per i colli dielettrici. Sono stati fatti passare attraverso un setaccio per dimensioni più uniformi e distribuzione della forma e consegnati a tutti i partner. Il team ha sviluppato anche una nuova formulazione epossidica per riempimento con proprietà personalizzate non disponibile nei prodotti commerciali.

Il lavoro di elaborazione si concentra sul modo migliore per depositare materiali a base di nanoparticelle per la successiva formazione del collo. Le attività comprendono esperimenti relativi al trattamento di particelle filler, il posizionamento e l'immobilizzazione dei materiali e gli studi dei meccanismi di formazione del collo.

I materiali e lo sviluppo tecnologico sono sostenuti da una rigorosa campagna di caratterizzazione sperimentale e modellazione. Sfruttando la conoscenza del carico della durata e dei meccanismi di rottura di un prodotto da prove sperimentali facilita la progettazione e la valutazione di affidabilità. Le simulazioni finora hanno affrontato entrambe le esigenze emergenti del lavoro di sviluppo e per le basi della modellazione della durata sulla base di fisica di rottura. Le valutazioni del ciclo di vita si stanno rivolgendo a selezioni di materiali solidi dal punto di vista economico e ambientale.

HYPERCONNECT prevede di fornire la tecnologia di giunzione di multi-materiali superiori con un aumento della conducibilità termica di 10 volte e un'affidabilità 5 volte maggiore. Consentirà nuove architetture di chip impilati in 3D, aprendo la strada alla miniaturizzazione continua e mettendo l'UE in testa di una gara economicamente importante.