Chip 3D hiệu năng cao sẽ sớm xuất hiện

Chip ba chiều thích hợp với một số ứng dụng, nhưng chi phí để tạo ra chip ba chiều rất tốn kém, và chỉ có thể được xếp chồng lên nhau với độ cao là 12 lớp trước khi chúng bị quá nóng.Chip ca chiều có thể xử lý dữ liệu hiệu quả hơn, vì dữ liệu chỉ phải di chuyển một khoảng cách ngắn hơn để đến được một thành phần khác. Những con chip được xếp chồng theo chiều dọc và kết nối trực tiếp với nhau nhờ dây dẫn giống như những đường ống dẫn trong một tòa nhà chọc trời sẽ có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn, và yêu cầu công suất thấp hơn.

Eby Friedman, một giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại trường đại học Rochester, người hiện không còn làm việc trong công ty, cho biết rằng bởi vì vấn đề quản lý nhiệt nên những con chip ba chiều ngày nay chỉ có tối đa sáu lớp ngay cả trong phòng nghiên cứu thí nghiệm. "Những chip này đốt cháy nhiều năng lượng, rất gần với nhau, và hiệu ứng nhiệt sẽ có ảnh hưởng lớn", ông nói.

Điều cần thiết là một vật liệu ở giữa mỗi lớp – một vật liệu mà 3M hy vọng có thể tạo ra – để gắn chúng lại với nhau và còn tỏa nhiệt ra khỏi chip một cách nhanh chóng. "Chúng tôi cần một chất liệu hấp thụ va chạm cơ học, tỏa nhiệt một cách nhanh chóng, và tuyệt đối cách điện", ông Bernard Meyerson, phó chủ tịch của IBM Research cho biết.

Ming Cheng, giám đốc kỹ thuật bộ phận vật liệu điện tử của 3M, cho biết rằng nhằm mục đích của công ty sẽ là tìm kiếm một vật liệu bằng cách mở rộng nhóm vật liệu kết dính và điện tử hiện tại thông qua một sự kết hợp của mô phỏng tính toán và công việc “trial-and-error” (thí nghiệm và sửa sai) trong phòng thí nghiệm.

Những bản thiết kế chip mới, mà IBM đang thực hiện như là một phần của sự hợp tác, cũng là chìa khóa để tạo ra chip ba chiều. Friedman nói rằng vấn đề nhiệt chỉ là một phần bởi vì các nhà sản xuất chip hầu hết đều thấy chip ba chiều có vấn đề ở bao bì chứ không phải là vấn đề về thiết kế. Ông cho biết: “Bạn phải thay đổi chính bản thiết kế của các con chip để có bồn nhiệt và các tính năng khác - chúng ta phải coi trọng vấn đề sản xuất nhiệt, đặt vấn đề sản xuất nhiệt lên hàng đầu, chứ không phải chỉ nghĩ về việc thiết kế cho hiệu suất”.

Ngăn xếp ba chiều sẽ được xây dựng trên cơ sở của một con chip thông thường, đặt ở trên với các chip đã được làm nhỏ gọn đến một nửa kích thước bình thường của chúng để toàn bộ cấu trúc không trở nên quá dày, Meyerson của IBM cho biết. Ông nói rằng một thách thức chủ yếu về thiết kế của IBM là phải tìm ra một cách để tạo ra những ngăn xếp giữa các tấm wafer chứ không phải ngăn xếp giữa các con chip. Sản xuất theo quy mô này là cách duy nhất để biến các chip ba chiều từ một sản phẩm thích hợp thành một sản phẩm có tính thương mại. Friedman dự đoán: "Tôi nghĩ rằng IBM sẽ là công ty đầu tiên có số lượng sản phẩm thương mại lớn sắp được tung ra".

Minh Phượng