IBM выступила с докладом об успехах в области разработки интегральных схем 3D-архитектуры на сорок пятой международной конференции по микроэлектронике IMAPS 2012, проходившей с 9 по 13 сентября в Сан-Диего. Новый подход к производству чипов позволит решить сразу несколько актуальных проблем – смотрите видео.

В докладе были представлены промежуточные результаты четырёхлетнего проекта, в рамках которого в сотрудничестве с Федеральным технологическим институтом Швейцарии и рядом других научных коллективов создаются концепты объёмных интегральных схем.

Инициатива стартовала в марте 2010-го. Основными поставленными задачами были повышение производительности и снижение энергопотребления будущих чипов за счёт отказа от плоской архитектуры.

Уже сейчас центры обработки данных в США потребляют около 2 процентов всей электроэнергии страны. Без разработки принципиально новой архитектуры микросхем этот показатель в дальнейшем будет только увеличиваться.

Реклама на Компьютерре

По мнению ведущего разработчика проекта – доктора Томаса Бруншвилера (Dr. Thomas Brunschwiler), новая технология позволит существенно снизить энергопотребление. В ближайшее время станет возможным создавать компактные высокопроизводительные чипы для суперкомпьютеров, размерами и формой напоминающие кубики сахара.

Ранний прототип 3D-чипа (фото: IBM Research)

Основной проблемой пока остаётся отвод тепла от процессорных ядер на общий радиатор. Расчётная критическая температура для новых чипов составляет 80 °С. Для их эффективного охлаждения требуется разработать и оптимально разместить в многослойной архитектуре новый термоинтерфейс.

Для решения этой задачи предполагается использовать эффект самосборки соединений микронных размеров из наночастиц в жидкой фазе.

Настоящие учёные думают о науке даже на отдыхе, поэтому они порой проводят неожиданные параллели между повседневными явлениями и научными инновациями. Так было, к примеру, с идеей создания сверхчувствительного сенсора во время концерта.

Здесь же источником вдохновения для разработки многослойных микросхем со связями между элементами в трёх плоскостях послужили пляжные песчаные замки. Один из будущих разработчиков задумался о том, что песчинки в них удерживаются водой за счёт образования капиллярных мостиков.

Образование соединительных мостиков из наночастиц (фото: IBM Research and Swiss Federal Institute of Technology Zurich)

Подобным образом за счёт управления самосборкой соединительных элементов из наночастиц в IBM Research планируют изготавливать 3D-микросхемы. В зависимости от выбранного материала будут формироваться межслойные электрические соединения, тепловые интерфейсы или элементы опорной конструкции для обеспечения механической прочности.

В настоящее время метод успешно прошёл испытания в масштабах лаборатории, однако для его промышленной адаптации потребуется ещё немало времени.