(PhysOrg.com) - Los investigadores de Chalmers han demostrado que dos chips apilados se pueden interconectar verticalmente con vías de nanotubos de carbono a través de los chips. Este nuevo método mejora las posibilidades de integración 3D de circuitos, uno de los enfoques más prometedores para la miniaturización y la promoción del rendimiento de la electrónica.

La integración tridimensional es un campo caliente dentro de la electrónica, ya que ofrece una nueva forma de empaquetar componentes densamente y, por lo tanto, construir pequeños, Unidades que funcionan bien. Al apilar virutas verticalmente, la forma más eficaz de interconectarlos es con interconexiones eléctricas que atraviesan el chip (en lugar de estar conectadas entre sí en los bordes), lo que se conoce como vías de silicio pasante.

Hasta ahora, la industria ha utilizado principalmente cobre para este propósito; sin embargo, el cobre tiene varias desventajas que pueden limitar la confiabilidad de la electrónica 3D. Otro problema importante es el enfriamiento cuando las virutas se calientan. Las excelentes cualidades térmicas de los nanotubos de carbono pueden jugar un papel decisivo a este respecto.

Por lo tanto, un equipo de investigación de Chalmers está trabajando con nanotubos de carbono como material conductor para vías a través del silicio. Los nanotubos de carbono, o tubos hechos de grafeno cuyas paredes tienen solo un átomo de espesor, serán los más confiables de todos los materiales conductores si es posible usarlos a gran escala. Esta es la opinión de Kjell Jeppsson, miembro del equipo de investigación.

"Potencialmente, Los nanotubos de carbono tienen propiedades mucho mejores que el cobre. tanto en términos de conductividad térmica como eléctrica ”, él dice. “Los nanotubos de carbono también son más adecuados para su uso con silicio desde un punto de vista puramente mecánico. Se expanden aproximadamente en la misma cantidad que el silicio circundante, mientras que el cobre se expande más, lo que da como resultado una tensión mecánica que puede hacer que los componentes se rompan ".

Los investigadores han demostrado que dos chips pueden interconectarse verticalmente con nanotubos de carbono mediante silicio a través de interconexiones. y que las virutas se puedan unir. También han demostrado que se puede utilizar el mismo método para la interconexión eléctrica entre el chip y el paquete.

El estudiante de doctorado Teng Wang, que defiende su tesis el 12 de diciembre, ha trabajado en producción. Ha desarrollado una técnica para rellenar vías pasantes de silicio con miles de nanotubos de carbono. A continuación, los chips se unen con un adhesivo para que los nanotubos de carbono entren en contacto directo y, por lo tanto, puedan conducir la corriente a través de los chips.

"Una dificultad consiste en producir nanotubos de carbono con propiedades perfectas y con la longitud que necesitamos para pasar por el chip, ", dice." Hemos producido tubos de 200 micrómetros de largo, que se puede comparar con el diámetro que es de sólo 10 nanómetros. Sus propiedades, sin embargo, aún no son perfectos ".

Para que el método se transfiera a la producción industrial, La temperatura de fabricación debe reducirse a un máximo de 450 grados. Este es un gran desafío ya que los nanotubos de carbono se "cultivan" actualmente a un mínimo de 700 grados.

Si tiene éxito, Surgirán posibilidades completamente nuevas para la futura reducción de la electrónica, sobre todo en términos de rendimiento mejorado. La integración tridimensional mediante vías de silicio proporciona transferencias de señal significativamente más rápidas que la integración tradicional en la que los chips se colocan uno al lado del otro. Es más, Las vías a través de silicio con nanotubos de carbono proporcionan una producción menos costosa en comparación con la tecnología actual que utiliza interconexiones de cobre.

"Hay varios proyectos relacionados con la integración 3D en curso en la industria, pero existen problemas potenciales tanto con el enfriamiento como con la confiabilidad, ya que usan cobre, ", dice Kjell Jeppsson." Si nuestro método funciona a gran escala, Creo que estará en producción dentro de cinco años ".