“À medida que as cargas de trabalho de IA aumentam e os tamanhos dos pacotes se expandem, a indústria enfrenta restrições mecânicas muito reais que impactam a trajetória da computação de alto desempenho”, diz Deepak Kulkarni, pesquisador sênior da empresa de design de chips Advanced Micro Devices (AMD). “Um dos mais fundamentais é a deformação.”
É aí que entra o vidro. Ele pode lidar melhor com o calor adicionado do que os substratos existentes e permitirá que os engenheiros continuem encolhendo os pacotes de chips – o que os tornará mais rápidos e mais eficientes em termos de energia. Ele “desbloqueia a capacidade de continuar dimensionando o tamanho da embalagem sem atingir uma parede mecânica”, diz Kulkarni.
O impulso está crescendo por trás da mudança. A Absolics concluiu a construção de uma fábrica nos EUA dedicada à produção de substratos de vidro para chips avançados e espera iniciar a fabricação comercial este ano. A fabricante americana de semicondutores Intel está trabalhando para incorporar vidro em suas embalagens de chips de próxima geração, e sua pesquisa estimulou outras empresas da cadeia de fornecimento de embalagens de chips a investirem também nele. As empresas sul-coreanas e chinesas estão entre as primeiras a adotar. “Historicamente, esta não é a primeira tentativa de adotar vidro em embalagens de semicondutores”, diz Bilal Hachemi, analista sênior de tecnologia e mercado da empresa de pesquisa de mercado Yole Group. “Mas desta vez, o ecossistema é mais sólido e mais amplo; a necessidade de (tecnologia) baseada em vidro é mais acentuada.”
Frágil, mas poderoso
As embalagens de chips dependem de substratos orgânicos, como epóxi reforçado com fibra de vidro, desde a década de 1990, diz Rahul Manepalli, vice-presidente de embalagens avançadas da Intel. Mas as complicações eletroquímicas limitam o quão próximos os projetistas podem colocar os furos para criar sinais revestidos de cobre e conexões de energia entre os chips e o resto do sistema. Os projetistas de chips também devem levar em conta o encolhimento e a distorção imprevisíveis que os substratos orgânicos sofrem à medida que os chips aquecem e esfriam. “Percebemos há cerca de uma década que teríamos algumas limitações com substratos orgânicos”, diz Manepalli.
INTEL CORPORAÇÃO
O Glass pode ajudar a superar muitas dessas limitações. Sua estabilidade térmica poderia permitir que os engenheiros criassem 10 vezes mais conexões por milímetro do que substratos orgânicos, diz Manepalli. Com conexões mais densas, os projetistas da Intel podem colocar 50% mais chips de silício na mesma área do pacote, melhorando a capacidade computacional. As conexões mais densas também permitem um roteamento mais eficiente para os fios de cobre que fornecem energia ao chip. E o fato de o vidro dissipar o calor com mais eficiência permite designs de chips que reduzem o consumo geral de energia.
“Os benefícios dos substratos com núcleo de vidro são inegáveis”, diz Manepalli. “Está claro que os benefícios levarão a indústria a fazer com que isso aconteça mais cedo ou mais tarde, e queremos ser um dos primeiros a fazê-lo.”
