O futuro da indústria de semicondutores: embalagem de vidro como oportunidade de liderança

Índice

1. Introdução
2. O Futuro da Indústria de Semicondutores
3. A Importância da Embalagem na Liderança dos EUA
4. O Papel das Universidades na Liderança dos EUA
5. A Tecnologia de Embalagem de Vidro
6. Integração Heterogênea e Soluções de Chiplet
7. O Paisagem de Embalagens: 2D e 3D
8. Por que o Vidro é uma Opção Atraente
9. Resultados de Pesquisa Recentes
10. O Papel das Universidades e Institutos de Pesquisa
11. Oportunidades de Fabricação e Próximos Passos
12. Conclusão

📦 O Futuro da Indústria de Semicondutores

A indústria de semicondutores está em constante crescimento e é esperado que se torne uma indústria de trilhões de dólares até 2030, de acordo com um relatório da McKinsey and Company. No entanto, os Estados Unidos estão perdendo a liderança nessa indústria, com menos de 12% da fabricação de semicondutores ocorrendo no país. A embalagem de chips, em particular, é uma área onde os Estados Unidos estão ficando para trás, com menos de 2% da fabricação de substratos e menos de 6,5% do bumping por atrito sendo feitos no país.

🎓 A Importância da Embalagem na Liderança dos EUA

A fim de manter a liderança no setor de semicondutores, os Estados Unidos promulgaram o "Chips for America Act" para estabelecer capacidades locais de fabricação e garantir a liderança do país. No entanto, para estabelecer essa liderança a longo prazo, o papel das universidades é extremamente crítico.

🏛️ O Papel das Universidades na Liderança dos EUA

As universidades desempenham um papel fundamental na pesquisa e no desenvolvimento, bem como na formação de equipes qualificadas para a indústria. Atualmente, estão sendo investidos bilhões de dólares na área, com destaque para P&D e desenvolvimento da força de trabalho.

💡 A Tecnologia de Embalagem de Vidro

A embalagem de vidro tem se mostrado uma opção atraente para a indústria de semicondutores. O vidro apresenta superfície lisa e rugosidade semelhante ao silício, permitindo frequências mais altas. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do vidro pode ser ajustado para maximizar a confiabilidade nas interfaces de chip, bem como a rigidez semelhante ao silício.

👥 Integração Heterogênea e Soluções de Chiplet

A integração heterogênea e as soluções baseadas em chiplet são aspectos importantes para o futuro da indústria de semicondutores. A quebra de um chip em chiplets menores e sua conexão usando um substrato de Alta densidade permite melhorar o rendimento, reduzir custos e reduzir o tempo de design. Além disso, a integração heterogênea permite a combinação de dyes de diferentes nós tecnológicos e domínios para suportar conectividade sem fio e computação em uma única plataforma.

🔄 O Paisagem de Embalagens: 2D e 3D

A embalagem de chips pode ser dividida em duas categorias principais: embalagem 2D, onde os chips são colocados lado a lado e conectados por um substrato de alta densidade, como um interposer, e embalagem 3D, onde os chips são empilhados uns sobre os outros e conectados verticalmente. Existem várias tecnologias disponíveis para ambas as abordagens, incluindo silício, materiais orgânicos, vidro, entre outros.

💎 Por que o Vidro é uma Opção Atraente

O vidro tem se mostrado uma opção atraente para a embalagem de chips por várias razões. Possui propriedades semelhantes ao silício, como rugosidade de superfície e coeficiente de expansão térmica ajustável. Além disso, o vidro é um isolante dielétrico, o que melhora o desempenho dos chips e permite o uso de substratos de tamanho maior, reduzindo os custos de produção.

🔬 Resultados de Pesquisa Recentes

Pesquisas recentes têm mostrado avanços promissores na área de embalagem de vidro para aplicações de computação e comunicação sem fio. As capacidades de fabricação foram demonstradas com substratos de vidro de 300 mícrons de espessura, com múltiplas camadas de roteamento de interconexão de alta densidade. Além disso, os chips podem ser incorporados em cavidades de vidro e montados por solda ou ligação de cobre. A velocidade de dados alcançada foi de 17 gigabits por segundo, com uma densidade de largura de banda de 9 terabits por segundo por milímetro quadrado.

🏢 O Papel das Universidades e Institutos de Pesquisa

As universidades desempenham um papel fundamental na pesquisa e no desenvolvimento de tecnologias de embalagem de vidro. Parcerias com empresas da indústria têm sido estabelecidas para facilitar a transição da pesquisa para a fabricação. Além disso, programas governamentais, como o National Advanced Packaging Manufacturing Program (NAPMP), têm investido bilhões de dólares na área.

🔍 Oportunidades de Fabricação e Próximos Passos

Existem várias oportunidades de fabricação que podem impulsionar o avanço das tecnologias de embalagem de vidro. Alguns dos principais desafios incluem o desenvolvimento de substratos de vidro com propriedades personalizadas, a criação de interconexões de alta densidade e a montagem de chips com alta confiabilidade. Além disso, é necessário fortalecer a cadeia de suprimentos e buscar parcerias com empresas e outras instituições de pesquisa.

✅ Conclusão

A embalagem de vidro oferece uma promissora solução para a indústria de semicondutores, permitindo a integração heterogênea e a criação de estruturas de alta densidade. Universidades e institutos de pesquisa desempenham um papel crucial na pesquisa e desenvolvimento de tecnologias de embalagem de vidro. Com o investimento adequado e parcerias com empresas da indústria, é possível impulsionar a liderança dos Estados Unidos nesse setor em constante evolução.