Na busca contínua por avanços na tecnologia de semicondutores, uma abordagem inovadora na entrega de energia tem o potencial de transformar o cenário. Através de uma análise detalhada da recente pesquisa da Samsung Semiconductor e sua apresentação no Very Large Scale Integration (VLSI) Symposium deste ano, uma alternativa promissora às tradicionais redes de entrega de energia está sendo explorada. A pesquisa sugere que a nova abordagem, conhecida como Backside Power Delivery Network (BS-PDN), poderia significativamente reduzir o tamanho dos chips e melhorar o desempenho da entrega de energia.
A alternativa de entrega de energia para reduzir tamanho dos chips
De acordo com informações divulgadas pelo TheElec, a Samsung Semiconductor adotou a abordagem do BS-PDN, que se baseia em uma rede de entrega de energia na parte traseira dos chips de semicondutores. Isso representa um afastamento das redes convencionais de entrega de energia que ocupam espaço precioso na superfície dos chips. Através do BS-PDN, a área necessária para a entrega de energia foi reduzida em impressionantes 14,8% em comparação com as redes tradicionais de frente. Além disso, a implementação bem-sucedida resultou em uma redução de 10,6% e 19% na área ocupada por dois circuitos ARM, ao mesmo tempo, em que diminuiu o comprimento das conexões em 9,2%.
A abordagem tradicional de entrega de energia, conhecida como frontside PDNs (FSPDNs), exige que os componentes do semicondutor sejam posicionados na parte frontal da pastilha para transmitir energia da linha de alimentação para a linha de sinal e para os transistores. Isso cria a necessidade de compartilhamento de espaço e recursos entre as redes de entrega e sinal, resultando em desafios como congestionamento nas conexões e perda de energia durante a transmissão.
O BS-PDN, por sua vez, aborda essas limitações arquitetônicas e de entrega de energia de maneira inovadora. Essa abordagem desvincula completamente as redes de entrega de energia das redes de sinal, utilizando a parte traseira da pastilha para a distribuição de energia. Isso permite que a Samsung e outros fabricantes direcionem a entrega de energia por meio de linhas mais curtas e largas, reduzindo a resistência, melhorando o desempenho da entrega de energia e diminuindo o congestionamento das conexões.
No entanto, apesar das promessas do BS-PDN, existem desafios a serem superados antes que essa abordagem possa se tornar padrão na indústria de semicondutores. Um dos principais desafios é a redução potencial na resistência mecânica, conforme apresentado pela Samsung no simposio. Isso poderia resultar em problemas como separação das camadas metálicas. A Samsung sugere que isso pode ser contornado por meio de ajustes no design, como redução da altura ou aumento da largura das conexões. No entanto, pesquisas adicionais são necessárias para validar essas soluções.
Além disso, avanços na tecnologia de polimento químico mecânico (CMP) também seriam necessários. Os processos de CMP atuais são projetados para remover micrômetros de irregularidades na parte traseira da pastilha. A implementação do BS-PDN poderia demandar novas técnicas de polimento para evitar danos aos componentes de energia subjacentes.
Embora não haja um cronograma definido para a implementação oficial do BS-PDN, as descobertas atuais e os desafios sugerem que poderemos esperar por essa inovação nos próximos anos, tanto da Samsung quanto de outros gigantes da indústria, como TSMC e Intel.
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