El silicio es desde hace décadas el elemento químico más utilizado en la puesta a punto de sustratos. No obstante, hay otras opciones. Los sustratos de carburo de silicio policristalino difieren de los de silicio en algunos parámetros clave que condicionan el rendimiento eléctrico de los semiconductores, como la brecha energética o banda prohibida (bandgap energy), la velocidad de saturación o el índice de conductividad térmica. También se desmarcan si nos ceñimos a la movilidad de los electrones, lo que justifica su distinto rendimiento eléctrico y la idoneidad del carburo de silicio para la electrónica de alta potencia.
No obstante, los sustratos que parecen tener más potencial a corto y medio plazo en el ámbito de los semiconductores que producen TSMC, Intel y Samsung son los de vidrio. Y es que este material conlleva ventajas frente al silicio si nos ceñimos a su estabilidad térmica, densidad de interconexión, planitud e integridad estructural. De hecho, Intel lleva una década trabajando en ellos, lo que, según esta compañía, ya le permite afrontar la producción a gran escala de este tipo de sustratos.
El futuro de los circuitos integrados pasa sí o sí por los sustratos de vidrio
Como acabamos de ver, el sustrato es el auténtico protagonista de este artículo, por lo que antes de seguir adelante merece la pena que repasemos de qué se trata con cierta precisión para no confundirlo con las obleas. El sustrato es el soporte físico sobre el que se fabrican los circuitos electrónicos, por lo que se trata de un material sólido que habitualmente tiene propiedades semiconductoras y que garantiza la integridad estructural del circuito. Sobre él suelen depositarse capas adicionales de otros materiales semiconductores o dieléctricos.
La idea más importante que merece la pena que no pasemos por alto es que la oblea es el material inicial. El punto de partida
Aunque están íntimamente relacionados, el sustrato y la oblea no son exactamente lo mismo. Esta última es una lámina circular de material semiconductor de alta pureza, habitualmente silicio monocristalino o policristalino, que se utiliza como base para fabricar semiconductores. Sobre ella se llevan a cabo algunos procesos de fabricación muy importantes, como el dopado, la deposición de películas, la litografía o el grabado. El sustrato, sin embargo, tiene un rol más amplio. Puede no estar fabricado en material semiconductor y ante todo ejerce como un soporte mecánico.
La idea más importante que merece la pena que no pasemos por alto es que la oblea es el material inicial. El punto de partida. Una vez que ha sido dopada, pulida o empleada para provocar el crecimiento de capas epitaxiales se transforma en el sustrato sobre el que va a ser posible producir un circuito integrado. Unas líneas más arriba hemos indagado en las principales ventajas que conlleva la utilización de sustratos de vidrio frente a los sustratos de silicio convencionales, pero aún nos falta conocer qué desafíos acarrea la puesta a punto de los primeros.
Uno de los principales retos consiste en la implementación de conexiones verticales dentro del núcleo de vidrio que permitan transmitir tanto señales de datos como energía. AMD ha presentado una patente en la que, a grandes rasgos, resuelve esta necesidad empleando perforación láser, grabado húmedo y autoensamblaje magnético.
Otro desafío consiste en encontrar la forma de implementar las capas de material que permiten distribuir las señales y la energía entre el chip y los componentes externos mediante conexiones de alta densidad. Sea como sea, como os anticipamos desde el titular de este artículo, TSMC, Intel, Samsung y AMD están desarrollando sus propios sustratos de vidrio. Incluso NVIDIA ha pedido a TSMC que retome la puesta a punto de los sustratos de vidrio, por lo que resulta razonable prever que esta tecnología estará disponible comercialmente mucho antes de que concluya esta década.
Imagen | Intel
Más información | Tom’s Hardware
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La noticia
La próxima revolución de los chips se acerca. Intel, Samsung, TSMC y AMD ya trabajan en los sustratos de vidrio
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Juan Carlos López
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