Las obleas de chips tradicionalmente han sido circulares. TSMC se está planteando hacerlas rectangulares

Las obleas rectangulares se están abriendo paso en la industria de los semiconductores. Esta noticia podría quedar reducida a una mera anécdota si el promotor de esta idea no fuese TMSC, el mayor fabricante de circuitos integrados del planeta. Por el momento no es más que una propuesta, pero, eso sí, se trata de una iniciativa que se sostiene sobre unos argumentos técnicos muy sólidos. Y el punto de partida es el nuevo empaquetado avanzado CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate).

Esta tecnología de empaquetado ha sido diseñada por TSMC principalmente para resolver las necesidades de las GPU para inteligencia artificial (IA), que habitualmente están constituidas por varios chiplets. Un chiplet no es más que un circuito integrado que aglutina una parte de la lógica de un SoC o una GPU. Y es cuadrado o rectangular. Como es lógico, lo ideal es que el sustrato que garantiza la estabilidad estructural del SoC también sea rectangular.

Obleas de 510 x 515 mm

El nombre que recibe habitualmente una oblea cuando todavía no ha sido sometida a los procesos litográficos necesarios para transferirle el patrón que contiene la lógica de los chips es sustrato. Este componente es el auténtico punto de partida de la fabricación de semiconductores, y, como he mencionado unas líneas más arriba, los sustratos rectangulares permiten optimizar la distribución de los chiplets. Esta es la razón por la que su tecnología de empaquetado avanzado CoWoS los utiliza.

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Este mismo proceso lógico es el que finalmente ha llevado a los técnicos de esta compañía a plantearse qué beneficios obtendrían si reemplazasen las obleas circulares con un diámetro de 300 mm habituales por obleas rectangulares de 510 x 515 mm.

El más evidente consiste en que la superficie de material utilizable es 3,7 veces mayor, por lo que es posible fabricar muchos más chips en cada una de las obleas. Además, los circuitos integrados alojados en el borde de la oblea no quedarían inservibles, algo que sucede habitualmente en las obleas circulares, por lo que el aprovechamiento del espacio disponible sería máximo.

Todo lo que hemos visto hasta ahora acerca de las obleas rectangulares pinta muy bien, pero llevarlo a la práctica es muy complicado. Y lo es debido a que buena parte de los equipos de litografía que intervienen actualmente en la fabricación de semiconductores no servirían. Al menos no tal y como son ahora. Muchos de sus componentes, como, por ejemplo, los elementos ópticos que trasladan la luz UVE con una longitud de onda de 13,5 nm desde la fuente que se encarga de su emisión hasta la máscara que contiene el patrón geométrico que es necesario plasmar en la oblea de silicio tendrían que ser rediseñados.

Actualmente TSMC utiliza las obleas circulares de 300 mm habituales en su proceso de empaquetado avanzado CoWoS, pero su idea es reemplazarlas por las obleas rectangulares. El problema, como acabamos de ver, es que muchos de los equipos y los procesos implicados en la fabricación de los circuitos integrados deben ser modificados de una forma más o menos profunda, por lo que probablemente las obleas rectangulares no empezarán a ser utilizadas hasta dentro de al menos cinco años. Puede incluso que un plazo de una década sea más realista. Ya lo veremos.

Imagen | TSMC

Más información | Nikkei Asia

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