తక్కువ ఉష్ణోగ్రత 3D చిప్ స్టాకింగ్ సిలికాన్ స్కేలింగ్‌కు కొత్త మార్గాన్ని చూపిస్తోంది

సిలికాన్‌ను స్టాక్ చేసే కొత్త విధానం చిప్ తయారీలోని అత్యంత కఠినమైన సమతుల్యాలలో ఒకదాన్ని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది

యూనివర్సిటీ ఆఫ్ ఇల్లినాయిస్ అర్బానా-శాంపెయిన్ పరిశోధనా బృందం, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మోనోలిథిక్ 3D సిలికాన్ చిప్‌లను నిర్మించే ఒక పద్ధతిని అభివృద్ధి చేసిందని, మరియు దాదాపు పరిపూర్ణ యీల్డులను సాధించిందని చెబుతోంది. ఈ ఫలితం విస్తృత ధృవీకరణ మరియు స్కేలింగ్ పనుల్లో కూడా నిలబడితే, సంప్రదాయ ద్విమితీయ క్షీణతపై మాత్రమే ఆధారపడకుండా చిప్ పనితీరు మరియు సాంద్రతను మెరుగుపరచే దీర్ఘకాల ప్రయత్నంలో ఇది ఒక గణనీయమైన అడుగుగా నిలుస్తుంది.

ఈ ఆలోచన యొక్క కేంద్రం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే మోనోలిథిక్ 3D ఇంటిగ్రేషన్‌ను, సిలికాన్ తయారీకి ఉపయోగకరమైన జీవితాన్ని పొడిగించే మార్గంగా సంవత్సరాలుగా చర్చిస్తున్నారు. మరింత ట్రాన్సిస్టర్లను ఒక సమతల ఉపరితలంపై విస్తరించే బదులు, ఇంజినీర్లు పరికర పొరలను ఒకదాని మీద ఒకటి మరింత సన్నిహితంగా స్టాక్ చేస్తారు. సిద్ధాంతపరంగా, ఇది ఇంటర్‌కనెక్ట్ దూరాలను తగ్గించి, ఫంక్షన్ల మధ్య బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను మెరుగుపరచి, అదే స్థలంలో మరింత సామర్థ్యానికి అవకాశం కల్పించగలదు.

ప్రయోగాత్మక అడ్డంకి ప్రక్రియ అనుకూలత. అధిక పనితీరు గల సిలికాన్ తయారీ సాధారణంగా క్రింద ఇప్పటికే నిర్మించిన సర్క్యూట్రీకి నష్టం కలిగించగల లేదా దాన్ని దెబ్బతీయగల థర్మల్ బడ్జెట్‌లపై ఆధారపడుతుంది. అందుకే ఈ నివేదికలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అంశం కీలకం. ఉన్న పొరల పనితీరును దెబ్బతీయకుండా అదనపు పొరలను జోడించడానికి అనుమతించే ప్రక్రియ, మోనోలిథిక్ 3D డిజైన్‌లను పారిశ్రామికంగా అమలు చేయడం ఎందుకు కష్టమైందో చెప్పే ప్రధాన కారణాలలో ఒకదాన్ని పరిష్కరిస్తుంది.

యీల్డ్ ఎందుకు ప్రధాన సంఖ్య

మరో ముఖ్యమైన అంశం యీల్డ్. సెమికండక్టర్ తయారీలో, అత్యాశపూరితమైన ప్రక్రియ ఆలోచనలు తరచుగా ఒక్కసారి పని చేయకపోవడం వల్ల కాదు, వాటిని ఉత్పత్తికి న్యాయబద్ధం చేసేంత స్థిరంగా పని చేయలేకపోవడం వల్ల విఫలమవుతాయి. అవి పునరావృతమయ్యేలా ఉంటే, దాదాపు పరిపూర్ణ యీల్డులు పరిశోధకులు ల్యాబ్ ప్రూఫ్ ఆఫ్ కాన్సెప్ట్‌ను మాత్రమే చూపడం లేదని, ఒక సాంకేతికత వాణిజ్యపరంగా సంబంధితదా కాదా నిర్ణయించే నమ్మకస్థాయి వైపు కూడా కదులుతున్నారని సూచిస్తాయి.

దీనర్థం తక్షణమే భారీ ఉత్పత్తికి దూకడం దగ్గరలో ఉందని కాదు. పరిశోధన మైలురాళ్లు మరియు ఫ్యాక్టరీ దత్తత వేర్వేరు కాలరేఖలపై ఉంటాయి, మరియు ఒక విశ్వవిద్యాలయ ప్రక్రియ ప్రవాహం నుండి పూర్తి స్థాయి తయారీకి మారడం సాధారణంగా సంవత్సరాల సవరణ, పరికరాల పని, మరియు ఇంటిగ్రేషన్ పరీక్షలను కోరుతుంది. అయినప్పటికీ, యీల్డ్ డేటా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే అది ఒక ఆలోచన మౌలికంగా ఎంత బలహీనమో లేదా తయారీకి అనుకూలమో సంకేతం ఇస్తుంది.

విస్తృత పరిశ్రమకు, ఆ తేడా కీలకం. సంప్రదాయ ట్రాన్సిస్టర్ స్కేలింగ్ మరింత కష్టంగా, ఖరీదుగా మారుతున్న కొద్దీ, తదుపరి లాభాలు ప్యాకేజింగ్, అధునాతన మెమరీ, చిప్లెట్ నిర్మాణాలు, మరియు లంబ సమీకరణ యొక్క కొత్త రూపాల నుండి వస్తాయని మరింతగా అంచనా వేస్తున్నారు. విశ్వసనీయమైన తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత మోనోలిథిక్ 3D పద్ధతి ఈ మిశ్రమంలో సరిగ్గా సరిపోతుంది.

ఇది వాస్తవ వ్యవస్థల్లో ఏమి మార్చగలదు

ఈ ప్రక్రియను ప్రయోగశాల దాటి విస్తరించగలిగితే, మృదువైన థర్మల్ పరిస్థితుల్లో నిర్మించిన స్టాక్ చేసిన సిలికాన్ డిజైనర్లకు లాజిక్, మెమరీ, మరియు ప్రత్యేక యాక్సిలరేటర్లను ఎలా విభజించాలో మరింత వశ్యతను ఇస్తుంది. డేటాను తరలించడం ప్రాసెసింగ్‌తో సమానంగా ఖరీదైన మార్కెట్లలో ఇది ముఖ్యమైనది. ఘనమైన లంబ స్టాకింగ్ ద్వారా కంప్యూట్ బ్లాక్‌లను దగ్గరగా తీసుకురావడం ఒకేసారి సామర్థ్యాన్నీ పనితీరునీ మెరుగుపరచగలదు.

ఇది తయారీదారులు సిస్టమ్ ఇంటిగ్రేషన్‌ను ఎలా ఆలోచిస్తారో కూడా ప్రభావితం చేయవచ్చు. నేటి రోజుల్లో, అనేక అధునాతన ఉత్పత్తులు స్కేలింగ్ పరిమితులను ఒకే ప్యాకేజీలో పలు డైలను ఉంచి పరిష్కరిస్తున్నాయి. ఆ విధానం ప్రధాన లాభాలను ఇచ్చింది, కానీ ప్యాకేజింగ్ సంక్లిష్టత మరియు ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఓవర్‌హెడ్ ఇంకా ఉన్నాయి. మోనోలిథిక్ 3D ఇంటిగ్రేషన్ వేరే హామీని అందిస్తుంది: వేర్వేరు చిప్‌ల మధ్య కాకుండా, సిలికాన్ స్వయాన్నే మరింత గట్టిగా కలపడం.

ఇది చిప్లెట్లకు పూరకమా లేదా వాటికి పోటీదారమా అనేది ఖర్చు, లోపాల రేట్లు, పవర్ ప్రవర్తన, మరియు ఈ ప్రక్రియ మద్దతు ఇవ్వగల పరికరాల పరిధిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆ సమాధానాలు ప్రారంభ సారాంశంలో లేవు, కానీ పరిశోధన ఫలితం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఇది పరిశ్రమలోని అతిపెద్ద నిర్మాణాత్మక ప్రశ్నలలో ఒకదానిని నేరుగా తాకుతుంది: మూర్స్ లా పాత సంచికలను కొనసాగించడం కష్టం అవుతున్నప్పుడు కంప్యూటింగ్ హార్డ్‌వేర్‌ను ఎలా మెరుగుపరచడం కొనసాగించాలి.

దగ్గరగా గమనించదగిన పరిశోధనా మైలురాయి

యూనివర్సిటీ ఆఫ్ ఇల్లినాయిస్ అర్బానా-శాంపెయిన్ బృందం తమ ఫలితాన్ని పనితీరు, తయారీ సామర్థ్యం, మరియు థర్మల్ నియంత్రణ కూడలి వద్ద ఉంచుతోంది. ఇది వ్యూహాత్మకంగా ముఖ్యమైన కలయిక. అనేక సెమికండక్టర్ బ్రేక్‌థ్రూలు వేరుగా అధిక పనితీరును అందిస్తాయి; తయారీ వాస్తవాలతో అనుకూలతను দাবీ చేసే వాటి సంఖ్య తక్కువ.

ప్రస్తుతం, జాగ్రత్తగా చూడాల్సిన విషయం ఏమిటంటే ఇది ఒక ముఖ్యమైన పరిశోధనా సంకేతం, కానీ పూర్తయిన ఉత్పత్తి రోడ్‌మ్యాప్ కాదు. అయినప్పటికీ, దాదాపు పరిపూర్ణ యీల్డులతో తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత మోనోలిథిక్ 3D సిలికాన్ అనేది పరిశ్రమ అకాడెమిక్ ల్యాబ్‌ల నుండి చూడాలని ఎదురుచూస్తున్న ఫలితమే. ఇది నిలువు సిలికాన్ ఇంటిగ్రేషన్ ఒక ఆకర్షణీయ ఆలోచన నుండి మరింత నమ్మదగిన ఇంజినీరింగ్ మార్గం వైపు కదులుతోందని సూచిస్తోంది.

క్రమంగా లభించే లాభాలకే ఇప్పుడు పెద్ద సాంకేతిక రాజీలు అవసరమయ్యే రంగంలో, అది మాత్రమే ఈ పనిని ప్రభావవంతంగా చేస్తోంది. తదుపరి ప్రశ్న స్టాక్ చేసిన సిలికాన్ కోరదగినదేనా కాదా అనేది కాదు. ఈ విధానం పునరావృతం చేయగలమా, సాధారణీకరించగలమా, మరియు ఆధునిక కంప్యూటింగ్‌ను నిర్వచించే తయారీ వ్యవస్థల్లోకి మార్చగలమా అన్నదే ప్రశ్న.

ఈ వ్యాసం Interesting Engineering నివేదికపై ఆధారపడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.